Hybridbauteile

Metall-Kunststoff-Bauteile in einem Schritt

Beim Forschungsprojekt Medimold entwickelte Simcon mit Forschungspartnern einen einstufigen Herstellungsprozess für Metall-Kunststoff-Hybride. Sie werden beispielweise für Leiterbahnen verwendet. Das neue Verfahren soll Rüst- und Montagezeiten in der Fertigung sowie Materialbedarf und Arbeitsschritte reduzieren.

Metall und Kunststoff in einem Prozess zu verbinden bringt technische und wirtschaftliche Vorteile. © KIMW

Die intelligente Kombination aus Kunststoff und Metall in einem Hybridbauteil minimiert das Gewicht. Produzenten sparen Kosten, weil Nachbearbeitungen entfallen und Prozesse in einem Arbeitsgang möglich sind. Bisher werden bei der Herstellung vorher in einem separaten Herstellungsprozess gefertigte Metallteile umspritzt.

Das Forschungsprojekt Medimold ging einen Schritt weiter: Simcon, Hersteller von Simulationssoftware, das Gießerei-Institut der RWTH Aachen und das Kunststoff-Institut Lüdenscheid entwickelten mit weiteren Industriepartnern wie KraussMaffei und Ravi einen schnelleren und wirtschaftlicheren, einstufigen Prozess für die Herstellung der Hybridbauteile. Dabei wird in einem Werkzeug der metallische Leiter auf das Kunststoffteil aufgespritzt. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie fördert das Projekt.

Für das Forschungsprojekt entwickelten die Partner ein Spritzgießwerkzeug mit einer Metall-Einspritzeinheit. Bei der Auswahl der Werkstoffe berücksichtigte das Team neben thermischen und elektrischen Eigenschaften auch die Recyclingfähigkeit. Die Wahl der Metallkomponente fiel auf eine Zinn-basierte Legierung; bei der Kunststoffkomponente setzen die Partner sowohl auf Thermoplaste wie auf Duroplaste.

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In Versuchen ermittelten die Beteiligten die Wechselwirkungen zwischen Metall und Kunststoff sowie die optimalen Prozessparameter. Simcon unterstützte das Projekt mit umfangreichen Simulationen. Die Ergebnisse zeigen laut Institut, dass der einstufige Prozess großes Potenzial für Taktzeiten, Produktionseffizienz und Maschinenauslastung bietet.

Die Untersuchungen zeigten auch, dass die Trägheitskräfte ein wichtiger Faktor sind. Bei Kunststoffschmelzen sind die Trägheitskräfte aufgrund der hohen Viskosität vernachlässigbar. Bei Metallen sei das anders. Dieses Phänomen könne die Simulationssoftware Cadmould nun berücksichtigen und auch Metallschmelzen simulieren. Ab Oktober 2019 sei das System in der dann neuen Version 12 zum ersten Mal mit der erweiterten Funktionalität für Metallschmelzen erhältlich.

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