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IKV entwickelt neue Plastifiziereinheit für das Mikro-Spritzgießen

Mikrobauteile finden häufig in medizintechnischen Produkten oder im Consumerbereich als mikro-optische Systeme ihren Einsatz. Bei der Herstellung ist besonders die reproduzierbare prozess- und materialgerechte Plastifizierung der benötigten Kleinstmenge eine große Herausforderung. Konventionelle Plastifiziersysteme können nicht beliebig verkleinert und auf eine reproduzierbare Verarbeitung von Kleinstmengen an Kunststoffschmelze angepasst werden. Daraus ergeben sich bei der Herstellung solcher Mikrobauteile unerwünschte Masseschwankungen beim Einspritzen.

Das Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) arbeitet derzeit an der Entwicklung einer neuartigen Plastifiziervorrichtung mit inverser Schnecke. Die zur Plastifizierung notwendigen Schneckengänge, die üblicherweise auf der Mantelfläche des Kolbens verlaufen, sind hier auf der Innenseite des Plastifizierzylinders angebracht. Der für das Fördern und Einspritzen benötigte Kolben bewegt sich koaxial im Zylinder. Im Vergleich zur üblichen Kolbenschnecke ist dieser Einspritzkolben aufgrund der fehlenden Schneckenstege laut Institut weniger mechanisch belastet und kann deshalb mit kleinerem Durchmesser konstruiert werden. Damit lasse sich die gesamte plastifizierte Masse reduzieren und dem für Mikrobauteile benötigten Schussgewichtsbereich anpassen. Das reduziere die Verweilzeit der Schmelze und verbessere wegen der kleineren Frontfläche des Kolbens die auf das bewegte Schmelzevolumen bezogene Auflösung.

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Um die grundsätzliche Funktionalität des neuen Plastifizier- und Förderprinzips nachzuweisen, wurde zunächst eine handgetriebene Prototypenanlage entworfen. Mit farbigem Masterbatch konnte neben der Förderwirkung des Systems auch die Mischwirkung der invertierten Schneckenplastifizierung nachgewiesen werden. Derzeit wird am IKV ein motorgetriebener Teststand aufgebaut, mit dem unterschiedliche Einflüsse auf den Plastifizierprozess systematisch analysiert werden sollen. Die Erkenntnisse werden anschließend auf ein konventionelles Plastifiziersystem übertragen und anhand von Spritzgießversuchen bewertet.

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