Industriepartner gesucht

Spritzgegossene Magnetkreise

Neue Verbundwerkstoffe mit magnetischen Eigenschaften auf Polymerbasis lassen sich in kommerziellen Verfahren der Kunststoffverarbeitung wie Extrusion, Spritzguss oder Spritzprägen verarbeiten und in verschiedenen Anwendungen als induktive Komponente verbauen. Damit können zum Beispiel bisherige Magnetkreise aus ferromagnetischen Materialien in Ventil-Aktoren ersetzt werden.

Umspritzte Ventile mit integrierter Elektronik in der Fluidstufe. © Professur für Fluid-Mechatronische Systemtechnik der TU Dresden

Entwicklung, Herstellung und Verarbeitung sind in einem ZIM-geförderten Projekt mit der Professur für Fluid-Mechatronische Systemtechnik der TU Dresden und der PSK Ingenieurgesellschaft Erfurt getestet worden. Ziel war es, die Magnetkreise eines Proportional- und eines Impulsventils aus einem Polymerkomposit zu fertigen. Dafür wurden weichmagnetische Komponenten des Eisens CIP und Fe(DRI) und spezielle Eisenlegierungen FeSiB (nk) per Extrusion in Polymere eingearbeitet und zu Kunststoffhalbzeugen verspritzt.

Bei den polymergebundenen weichmagnetischen Kompositen (PBSMC) strebten die Projektpartner hohe magnetische Permeabilität und – wegen des Zusammenhangs zur Maxwellschen Kraft FM – eine hohe magnetische Flussdichte B an. Mit Erfolg: In den Ventil-Aktoren lagen bei magnetischen Feldstärken zwischen einigen hundert und mehreren zehntausend Ampere pro Meter die erforderlichen hohen Flussdichten und somit die Stellkräfte an, um den Anker in einer bestimmten Position halten zu können.

Magnetische Flussdichte-Feldstärke-Kurven der PBSMC und berechnete Grenzwerte der magnetischen Sättigung Bmax(g). © Professur für Fluid-Mechatronische Systemtechnik der TU Dresden

Speziell für den Einsatz in einem Impulsventil wurden auch hartmagnetisch gefüllte Polymerkomposite (HMP) entwickelt, die als Permanentmagnet den Anker ohne Strom in einer bestimmten Schaltstellung fixieren. Durch Einarbeitung hartmagnetischer Legierungen auf Basis von Neodym-Eisen-Bor (NdFeB) wurden Polymerkomposite mit einer Restmagnetisierung bis 0,5 Tesla und Koerzitivfeldstärken von mehr als 300 Kilo-Ampere pro Meter gewonnen.

Anzeige

Die verschiedenen Ventil-Demonstratoren wurden erfolgreich auf ihre elektrischen und fluidischen Funktionen getestet. Des Weiteren gelang der Nachweis, dass die Polymerkomposite trotz hoher Füllgrade der magnetischen Komponente zwischen 50 und 100 Prozent der ursprünglichen Festigkeit des Polymers und bei Lagerungsversuchen in Wasser noch eine hinreichende chemische Beständigkeit aufweisen.

Die Neuentwicklung erleichtert die Herstellung von Magnetventilen deutlich. Sie spart nicht nur Material, sondern ebenfalls Fertigungsschritte und damit Kosten ein. Das TITK sucht nun Industriepartner für die neuen Polymerverbundwerkstoffe, wobei Anwendungen für magnetischen Aktoren oder induktive Baugruppen besonders im Fokus stehen.

Anzeige

Das könnte Sie auch interessieren

Anzeige
Anzeige

Newsletter bestellen

Immer auf dem Laufenden mit dem Kunststoff Magazin Newsletter

Aktuelle Unternehmensnachrichten, Produktnews und Innovationen kostenfrei in Ihrer Mailbox.

AGB und Datenschutz gelesen und bestätigt.
Zur Startseite