Anwendungsnahes Versuchswerkzeug

Katja Preydel,

Lanxess: Ausbau Kundenservice für die Elektro- und Elektronikindustrie

Die Elektro- und Elektronikindustrie ist neben der Automobilbranche ein wichtiges Einsatzfeld der thermoplastischen Compounds Durethan (Polyamid 6 und 66) und Pocan (Polybutylenterephthalat) von Lanxess. Der Spezialchemie-Konzern erwartet, dass die Nachfrage nach flammwidrigen Varianten dieser Kunststoffe auch durch die zunehmende Elektromobilität und die Digitalisierung in allen Lebensbereichen stark steigen wird. Die Verarbeiter dieser Kunststoffe werden deshalb mit umfangreichen technischen Serviceleistungen unterstützt – wie zum Beispiel Untersuchungen zum Entformungs- oder Fließverhalten.

Versuchswerkzeug für ein anwendungsnahes Bauteil, das typische Herausforderungen beim Spritzgießen von flammgeschützten Polyamid- und Polyester-Compounds widerspiegelt. © Lanxess

Dieses Angebot hat der Spezialchemie-Konzern kürzlich erweitert. Im unternehmenseigenen Technikum zur Kunststoffverarbeitung im Werk Dormagen wurde ein Versuchswerkzeug für ein anwendungsnahes Bauteil entwickelt, das typische Herausforderungen beim Spritzgießen von flammgeschützten Polyamid- und Polyester-Compounds widerspiegelt.

„Wir wollen mit dem Werkzeug neue flammgeschützte oder auch hydrolysestabilisierte Materialien praxisnah untersuchen. Ziel ist zum einen, frühzeitig ihre Besonderheiten bei der Verarbeitung zu erkennen, um die Rezepturen bei Bedarf bereits während der Produktentwicklung entsprechend anpassen zu können“, so Katharina Schütz, Projektingenieurin im Kunststoffverarbeitungstechnikum des Geschäftsbereichs High Performance Materials (HPM). „Zum anderen wollen wir den Verarbeitern unserer flammgeschützten Kunststoffe gezielte Verarbeitungsempfehlungen für die Serienproduktion an die Hand geben.“

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Flammgeschützte Thermoplaste haben durch die Additive, die ihnen zugesetzt sind, meist ein engeres Verarbeitungsfenster als Standardprodukte. Sind die Prozessparameter nicht optimal gewählt, kann es beispielsweise zu Belagsbildung im Werkzeug oder Oberflächendefekten am Bauteil kommen. Oft verschlechtert eine fehlerhafte Verarbeitung auch die mechanischen Eigenschaften der Compounds. Schütz: „Mit dem Versuchswerkzeug können wir solche Herausforderungen praxisnah abbilden und Wege zur Optimierung aufzeigen.“

Mit dem Spritzgießwerkzeug wird ein gehäuseartiges Demonstratorbauteil hergestellt, in das zahlreiche Aspekte aus verschiedenen Anwendungsfeldern integriert sind. Seine komplexe Geometrie ist durch Wanddickensprünge, Durchbrüche, größere flächige Bereiche, Verstärkungsrippen sowie Nachstellungen von Steckeranschlüssen gekennzeichnet. Schnappverschlüsse mit unterschiedlichen Geometrien, wie sie etwa an Reihenklemmen zu finden sind, wurden ebenso integriert wie Schraubdome verschiedenen Durchmessers.

Prüfungen am Bauteil zur Materialbeurteilung

In dem gehäuseartigen Demonstratorbauteil sind zahlreiche Aspekte aus verschiedenen Anwendungsfeldern integriert. Das handflächengroße Bauteil lässt sich für mechanische, elektrische und flammschutztechnische Prüfungen nutzen. © Lanxess

„Das handflächengroße Bauteil lässt sich auch für mechanische, elektrische und flammschutztechnische Prüfungen nutzen, um die Leistungsfähigkeit eines Materials in Abhängigkeit von verschiedenen Prozessparametern und der praxisnahen Geometrie abzuschätzen“, erläutert Sarah Luers, Expertin für die E&E-Anwendungsentwicklung bei HPM. So führt HPM in seinem Prüftechnikum zum Beispiel Kugelfalltests, Messungen zur Kriechstromfestigkeit nach UL 746A (Comparative Tracking Index, CTI) und Glühdrahtprüfungen nach IEC 60695-2-11 bis -13 durch.

Analyse von Spannungsrissen bei umspritzten Metallteilen

HPM baut die Verarbeitungs-Toolbox kontinuierlich weiter aus. Künftig wird auch ein Versuchswerkzeug für Kunststoff-Metall-Verbundteile zur Verfügung stehen. „Kunststoff-Bauteile mit umspritzten Metalleinlegern können bei starken Temperaturwechseln zu Spannungsrissen neigen. Mit dem neuen Hybridwerkzeug wollen wir die Rissbeständigkeit von Materialien, die wir speziell für diese Anwendungen entwickeln, untersuchen und verbessern“, so Luers. Außerdem soll das Werkzeug genutzt werden, um ein Simulationsmodell zur Vorhersage von Spannungsrissen in Abhängigkeit von Material, Bauteilgeometrie und Verarbeitungsparametern zu validieren.

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