Nachdem technische Fortschritte heute die Realisierung erleichtern, könnte das Laser-Stumpfschweißen nun seinen Durchbruch erleben.

Turn2Weld-Verfahren: Die neu entwickelte LasIR-Schweißmaschine verwendet pro Fügepartner einen Laser und schwenkt die Maschinentische mithilfe von Servomotoren um 90° zu den Laserscannern (© bielomatik)

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Weiterentwickeltes Laser-Stumpfschweißen zum Fügen hochwandiger und  materialgleicher Bauteile

Halbleiterlaser, Diodenlaser

Photonik

Laserschweißen

Verbindungstechnik Verfahren

Thermisches Fügeverfahren

Laserschweißanlagen

Verbindungstechnik

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Lasertechnik

Polymethylmethacrylat

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Thermoplaste

Polycarbonat

Von den Enden her geschweißt

Der e.GO Life ist ein bezahlbares Elektrofahrzeug für den Kurzstreckenverkehr mit kunststoffbeplankter Fahrzeugkarosserie. Die großvolumigen Bauteile thermoformt der Kunststoffverarbeiter Parat in enger Kooperation mit Senoplast.

Alle 59 Kunststoffverkleidungsteile des Elektrofahrzeugs <a href="http://e.GO">e.GO</a> Life wurden aus Kunststoffhalbzeugen sehr wirtschaftlich thermogeformt

59 Leichtbauteile für die Karosserie des neuen Elektrostadtautos e.GO Life

Werkzeuge für Leichtbauwerkstoffe

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Flachfolien- und Plattenextrusion

Kunststoffverarbeitung: Verfahren

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Kunststoff-Halbzeuge

Mit Kunststoff auf der Überholspur

Bewegungen von Patienten können die Qualität von MRT- und CT-Aufnahmen stark beeinträchtigen. Bei einem neuen Ansatz werden die Bewegungen erfasst und mittels Korrekturalgorithmen in die Bildauswertung einbezogen. Für die Ermittlung der Patientenbewegungen bietet sich der Einsatz polymeroptischer Fasern an.

Mit optischen Polymerfasern die Zuverlässigkeit von MRT-Bildern erhöhen

Fasern

LED / OLED-Systeme und Faseroptik

Lichttechnik

Polyurethan

Medizintechnik

Lichtwellenleiter (LWL)

Elektromechanik

Kühlkörper

Lichtleiter erfassen Bewegungen

Beeindruckender geht es kaum: Die Turnkey-Anlage von NP Germany rund um eine vertikale Arburg-Spritzgießmaschine nimmt ein Viertel der Produktionshalle ein. Während des Betriebs tanzen sechs Robot-Systeme Ballett, um ein Pumpenlaufrad für eine Pkw-Kühlflüssigkeitspumpe eines internationalen Automobilzulieferers herzustellen – ein nicht alltägliches Ausmaß an vollautomatisierter Fertigung.

Auf die komplexe Turnkey-Anlage sind Benedikt Niglis, Head of Project (links), und Werksleiter Mario von der Heyde mehr als stolz

NP Germany: Außergewöhnliche Anlage für Automobilbauteile

Spritzgießen

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Fertigungsautomation

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Handling, Handhabungstechnik

Automatisierungstechnik

Linearroboter für die Kunststoffverarbeitung

Knickarmroboter

Montagetechnik

Industrieroboter

Hybrid-Spritzgießen (Metall / Kunststoff)

Qualitätssicherung Kunststoff

Qualitätssicherung

Tanz der Roboter

Pharmazeutische Bördelkappen bestehen in der Regel aus einer Aluminiumdünnblech- und einer Kunststoffkomponente. Durch einen kombinierten Tiefzieh- und Hinterspritzprozess mit vorgeschalteter Inline-Laserbearbeitung des Aluminiumdünnblechs kann die Prozesskette deutlich verkürzt werden.

Die Bördelkappe für Injektionsfläschchen wird in einem zweistufigen Prozess gefertigt.

Kombinierter Tiefzieh- und Hinterspritzprozess mit mikroformschlüssigem Verbund

Hybridtechnik

Spritzgießwerkzeuge

Kunststoffverarbeitung: Maschinen und Komponenten

Werkzeuge für die Kunststoffverarbeitung

Aluminiumlegierungen

Metall Werkstoffe

NE-Metalle

Laserbearbeitungen

Oberflächentechnik

Tiefziehen

Verfahren für die spanlose Fertigung

Spritzgieß-Sonderverfahren

Simulation Stanzen / Umformen

Software

Simulation

Laserstrukturieren

Medizinprodukte

 Prozesskette zur Herstellung hybrider Medizinprodukte

Hagel verursacht oftmals erheblichen Schaden. Insbesondere bei Überdachungen gilt es, auf den Einsatz von hagelsicheren Baumaterialien zu achten. Um hier mehr Schutz zu bieten, hat die Wilkes GmbH, Schwelm, bruchfeste Stegplatten in ihrem Portfolio aufgenommen. Die als Marlon Premium Longlife bezeichneten Produkte gewähren eine langjährige Hagelsicherheit und zeichnen sich dabei durch eine hohe Transparenz aus. 

Die Stegplatte aus Polycarbonat mit Namen Marlon Premium Longlife zeichnet sich durch eine hohe Transparenz aus und bietet dauerhaften Schutz vor Hagel 

Hagelsichere und bruchfeste Stegplatten aus Polycarbonat 

Marlon Premium Longlife 

Mit dem Makroblend GR 235M, einem Polymerblend aus hochwertigen Polycarbonat- und Polyethylentherephthalat (PC+PET)-Rezyklaten bietet die Bayer MaterialScience AG, Leverkusen, einen nachhaltigen Werkstoff für großflächige Pkw-Karosserieteile. Denkbare Anwendungen sind Spoiler, Kofferraumabdeckungen, Deckel von Antennen und Verdeckkästen. Die neuen (PC+ABS)-Blends Bayblend M850XF und M750 werden für Komponenten chirurgischer Instrumente und diagnostischer Geräte empfohlen. 

Variationen von Polycarbonat und Oberflächenbeschichtungen 

Compound

Makroblend, Bayblend, Desmopan sowie DirectSkinning- und DirectCoating-Verfahren 

Hinter Polycarbonat und seinen Blends sowie daraus hergestellten Halbzeugen wie Folien und Platten steht nach wie vor eine zukunftsträchtige Erfolgsstory. Es ist davon auszugehen, dass der Verbrauch des Hightech-Kunststoffs weltweit in den nächsten Jahren deutlich steigen wird. Besonders stark nimmt die Nachfrage im asiatischpazifischen Raum und dort vor allem in China zu. Sie wird auch getragen von zahlreichen neuen Anwendungsgebieten, die sich unter anderem aus globalen Megatrends ergeben und den beginnenden Verbrauchsrückgang bei optischen Datenspeichern mehr als ausgleichen. 

Solides Wachstum: Polycarbonat (PC) 

Das vollelektrisch in den Kofferraum versenkbare Variodach verwandelt den neuen Mercedes SLK in weniger als 20 Sekunden in ein Cabriolet. Damit das modular aufgebaute Dachsystem auch in geschlossenem Zustand einen freien Blick nach draußen gewährt, wird es in einer Ausstattungsvariante mit einem transparenten Panorama-Dachelement der Webasto Gruppe, Stockdorf, angeboten. Hergestellt wird diese Leichtbaukomponente aus dem Polycarbonat Makrolon AG 2677 der Bayer MaterialScience AG, Leverkusen. 

Das vollelektrisch in den Kofferraum versenkbare Variodach besteht an der Außenoberfläche aus dem Polycarbonat Makrolon AG 2677, der innenliegende, schwarze Rand wird mit einem eingefärbten PC+ABS-Blend (Typ: Bayblend T95 MF) gespritzt 

Erstes Panoramadach aus PC für Cabriolet 

Elektrohydraulisches Variodach aus Makrolon AG 2677 und Bayblend T95 MF 

Ihre Produktpalette an Steg- und Massivplatten hat die Bayer MaterialScience, Leverkusen, nun um die Reihe Makrolon SilentSound für Schallschutzlösungen erweitert. Die transparenten Platten aus Polycarbonat wurden vor allem zur nachhaltigen Lärmverminderung an Autobahnen, Schnellstraßen oder Schienenwegen entwickelt, Sie sind gemäß DIN EN 1793-2 (Lärmschutzeinrichtungen an Straßen) zertifiziert. Dabei bestätigen die Prüfungen des Fraunhofer Instituts für Bauphysik in Stuttgart, dass die Platten mit einer Dicke von 18 mm und einem Gewicht von ca. 22 kg je Quadratmeter die Lärmbelästigung um spürbare 34 Dezibel senkt. Darüber hinaus ist das stabile Material nahezu unzerbrechlich und splittert nicht. Aufgrund des geringen Gewichts sowie der einfachen Verarbeitung sind die Platten auch für den Einsatz auf Brücken geeignet. 

Die transparenten Steg- und Massivplatten aus Polycarbonat mit der Bezeichnung Makrolon SilentSound eignen sich vor allem zur nachhaltigen Lärmverminderung an Autobahnen, Schnellstraßen oder Schienenwegen 

Nahezu unzerbrechliche Steg- und Massivplatten für nachhaltigen Lärmschutz  

Makrolon SilentSound  

Damit Architekten und Bauunternehmer mehr Flexibilität bei der Erstellung von ansprechenden, lichtdurchlässigen und nachhaltigen Dächern sowie anderen Verscheibungselementen erhalten, hat die Sabic Innovative Plastics Holding BV, Bergen op Zoom/Niederlande, die Stehfalzplatten-Technologie aus Polycarbonat entwickelt. Das Produkt mit dem Namen Lexapanele ist in Zusammenarbeit mit AmeriLux International, LLC aus DePere/USA entstanden. 

Mit dem Stehfalzsystem Lexapanele lassen sich mehrschichtige Platten des Typs Lexan von praktisch jeder Länge und Breite mit einer großen Auswahl an Verbindungsstücken verbinden 

Mehr Flexibilität beim Erstellen von lichtdurchlässigen Dächern 

Lexapanele-Stehfalzplatten-Technologie 

Große Einsatzchancen hat der Werkstoff Polycarbonat für optische Komponenten, wie die nicht abbildenden, mit Freiformflächen versehenen Linsen für LED-Leuchten und -Scheinwerfer im Kraftfahrzeug. Dank neu entwickelter Materialien mit höherer Transmission und lichtstabilen Einfärbungen lassen sich nun komplexe Linsen in hervorragender Qualität herstellen. Gleichzeitige innovative Verfahrensentwicklungen gestatten eine exakte wirtschaftliche Fertigung solcher Linsen in Großserie. 

Polycarbonat: Aufs Licht fokussiert 

In Zusammenarbeit mit einem Hersteller von Datenspeichersystemen hat die Epic Polymers Ltd., Kaiserslautern, die Führungselemente eines Tape-Backup-Systems in Kunststoff umgesetzt. Als Werkstoff wird ein elektrisch leitfähiges, tribologisch modifiziertes Polycarbonat mit der Bezeichnung Star-Therm E GN FR TS0 eingesetzt. 

Die Führungselemente eines Tape-Backup-Systems bestehen aus dem elektrisch leitfähigen, tribologisch modifizierten Polycarbonat mit Namen Star-Therm E GN FR TS0 

Führungselemente aus elektrisch leitfähigem PC 

Star-Therm E GN FR TS0 

Speziell für transparente PC-Anwendungen wie Frontscheinwerfer oder durch Spritzprägen hergestellte Glazing-Teile, die eine hohe ästhetische Qualität erfordern, hat die INglass-HRSFlow Gruppe, San Polo di Piave/Italien, die Heißkanal-Serie Diamond Lux entwickelt. Sie eignet sich besonders zur Verarbeitung von PC und PC-HT (hochtemperaturbeständig). Entscheidend war bei der Entwicklung der Heißkanäle die thermische Optimierung. Das ließ sich unter anderem durch Isolieren der Platten gegenüber dem Werkzeug erreichen. Dafür werden Abstandshalter mit geringer Wärmeleitfähigkeit eingesetzt, wobei ebenfalls die Verlustleistung in den Wärmebrücken berücksichtigt wurde. Alle Kontakte in Richtung der Form sind geometrisch optimiert, um die Wärmeableitung zu reduzieren. Sie bestehen dabei aus Materialien mit geringer Wärmeleitfähigkeit. 

Die Heißkanalserie Diamond Lux ist speziell für die Fertigung von PC- und PC-HT-Anwendungen wie Frontscheinwerfer und Lampen ausgelegt 

Heißkanalsystem speziell für Polycarbonat optimiert 

Normalien und Heißkanaltechnik

Diamond Lux Line 

Ob als Spritzgussgranulat oder in Form von Massivplatten und Folien – maßgeschneiderte Polycarbonate und ihre Blends gewinnen als Werkstoffe für optische Komponenten von Lampen und Leuchten stark an Bedeutung. Grund ist der wachsende Einsatz der LED-Lichttechnik. Gefertigt werden aus ihnen unter anderem Diffusoren, Reflektoren, Lichtleiter, Fokussieroptiken, Gehäuseteile und Kühlkörper. 

Polycarbonat: LED-Lichttechnik im Trend 

Herstellung einer Kennzeichenrückleuchte in einer hochintegrierten Spritzgießfertigungszelle

Ziel des Verbundvorhabens ist die Entwicklung einer Fertigungszelle, in der ohne zusätzliche Schritte, wie beispielsweise Kleben, eine Kennzeichenrückleuchte mit hybriden Verfahren hergestellt werden kann. Ein Teil der notwendigen Analysen und Voruntersuchungen zu den Materialkombinationen, die sich aus dem Aufbau des Produkts mit Kunststoffgehäuse und -optik sowie metallischen Leiterbahnen ergeben, wird in diesem Artikel vorgestellt.

Die Prozesskette bei der Herstellung von LED-Beleuchtungssystemen gliedert sich aktuell in viele aufwendige Einzelschritte zur Gehäuseherstellung, LED-Kontaktierung, Montage einer Vorsatzoptik und eines Kühlkörpers, weshalb die Produktion zunehmend in Niedriglohnländern stattfindet. Die lange Prozesskette bedingt zudem einen hohen technischen, logistischen und zeitlichen Aufwand (beispielsweise durch Handling und Transport). Ferner sind zwischen den einzelnen Etappen Vor- und Nachbearbeitungsschritte notwendig, sodass sich entlang der gesamten Prozesskette Fehlerquellen ergeben. Verunreinigungen während des Transports sowie Montage- und Justierfehler können Verluste in der späteren Lichtausbeute bedeuten und zu Ausschussware führen [1 – 4]. Ziel des hier beschriebenen Forschungsprojekts ist die Entwicklung und Validierung eines LED-Beleuchtungssystems, das sich in einem hochintegrierten, automatisierten und ressourcenschonenden Herstellungsprozess am Technologiestandort Deutschland fertigen lässt.

Der am Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) in Aachen konzipierte technische Lösungsansatz für die neue verkürzte Prozesskette besteht darin, dass er innovative Fertigungstechnologien und neue Materialien miteinander verbindet. Bei diesem integrierten Ansatz werden neuartige, elektrisch isolierende und thermisch leitfähige Kunststoffe als Gehäuse und gleichzeitig als Kühlkörper für das Beleuchtungssystem genutzt. In das dreidimensional geformte Gehäuse werden LED-Platinen und Kontaktstifte eingelegt. Anschließend werden diese durch das Integrierte Metall-Kunststoff-Spritzgießen (IMKS) mittels Leiterbahn, bestehend aus niedrigschmelzendem Lot, kontaktiert.

Durch die höhere Gestaltungsfreiheit bei der Positionierung einer LED im Vergleich zu konventionellen Platinen kann eine optische Komponente mit Freiformgeometrie über der LED platziert und mediendicht umspritzt werden. Das am IKV entwickelte IMKS-Verfahren ermöglicht die Herstellung von Kunststoffbauteilen mit integrierten Leiterbahnen in einem Werkzeug auf einer Spritzgießmaschine [5, 6]. Parallel dazu wird die lichtleitende Vorsatzoptik innerhalb der Fertigungszelle hergestellt. Abschließend wird die Optik auf dem Gehäuse platziert und mediendicht mit dem Gehäusematerial umspritzt. Das fertige Beleuchtungssystem kann nach dem integrierten Prozess ohne Nachbearbeitungsschritte eingesetzt werden.

Gehäuse, Kontaktierung und optische Komponente stellen Bestandteile in den gängigsten LED-Anwendungen dar. Daher lässt sich das erarbeitete Fertigungskonzept variabel zur Herstellung einer Vielzahl lichttechnischer Anwendungen adaptieren, beispielsweise in der Automobil-, Gebäude- und Straßenbeleuchtung. Das Fertigungskonzept soll die Prozesskette verkürzen, mit einer höheren Wertschöpfung und ohne teure Montageschritte. Ferner sollen Vor- und Nachbearbeitungsschritte entfallen und Material eingespart werden.

Die Grundlage für den neuen Lösungsansatz bilden verschiedene Voruntersuchungen. Diese betreffen zum einen die Materialkombination aus dem neuartigen Kunststoff (Gehäuse) und metallischen Lot (Leiterbahn) sowie die Materialkombination bestehend aus dem neuartigen Kunststoff (Gehäuse) und Kunststoff für optische Anwendungen (Vorsatzoptik).

Dazu wurde zunächst als Probekörper ein quadratischer Kunststoffträger mit einer Leiterbahngeometrie gewählt, die eine Kurve beinhaltet, da auch in dem Leiterbahnverlauf für den späteren Demonstrator Kurven liegen. Für den Kunststoffträger wurden neben dem Standardgehäusematerial Makrolon 2405 auch die zwei thermisch leitfähigen Kunststoffe Makrolon TC110 und Makrolon TC210 (Hersteller jeweils: Covestro) verwendet. Als Leiterbahnmaterialien wurden die drei Lote Sn96Ag+, Sn100Ni+ (Felder Lottechnik) und Bi58Sn42 (Tamura Elsold) betrachtet.

Um zu überprüfen, welchen Einfluss die Spritzgießprozessparameter auf die resultierenden Verbundeigenschaften ausüben, wurde der Nachdruck bei der Herstellung des Kunststoffträgers systematisch variiert. Die Bauteile wurden zunächst elektrischen Belastungstests unterzogen; anschließend wurden Zugprüfungen vorgenommen, um den Einfluss von mechanischen Belastungen auf die Verbundeigenschaften zwischen Kunststoffträger und Leiterbahn zu ermitteln.

Bei den elektrischen Belastungstests wurde die spezifische elektrische Leitfähigkeit sowie die Bauteilerwärmung unter konstanter Strombelastung der jeweiligen Materialkombination ermittelt. Zur Messung der elektrischen Leitfähigkeit wurde der jeweilige Probekörper fixiert und durch zwei Aufsatzelektroden am Anfang und am Ende der Leiterbahn angeschlossen. Für die vorliegende Anwendung sind Leitfähigkeiten im Bereich von 4 bis 5 · 10 6 S/m notwendig. Die Materialkombinationen bestehend aus dem Leiterbahnmaterial Sn100Ni+ und den beiden thermisch leitfähigen Kunststoffen erwiesen sich als die vielversprechendsten (Bild 1). Im Rahmen der Untersuchungen zeigte sich das Lot Bi58Sn42 als für den Anwendungsfall ungeeignet.

Welche Verbundfestigkeit liegt bei den IMKS-Probekörpern vor?

Um die maximale Zugfestigkeit des Materialverbunds zu untersuchen, wurden die Proben zunächst präpariert, indem der Abschnitt vom Anspritzpunkt der Leiterbahn bis zur Kurve aus dem Kunststoffträger herausgetrennt wurde (Bild 1). Zur Messung der Verbundfestigkeit zwischen metallischer Leiterbahn und Kunststoffträger wurden Zugprüfungen mit einer Zugprüfmaschine (Typ: Z150; Hersteller: ZwickRoell) durchgeführt, die die Leiterbahn mit einer definierten Geschwindigkeit von 2 mm/min aus dem Kunststoffträger herauszog.

Durch die Zugversuche ließ sich der Materialverbund mit Bi58Sn42 als die ungeeignetste Alternative identifizieren (Bild 2). Lediglich im Zusammenhang mit TC110 und einem Nachdruck von 400 bar war überhaupt eine Messung der Auszugskraft der Leiterbahn aus dem Kunststoffträger möglich, weil bei den anderen Proben bereits bei der Probenpräparation die Leiterbahn herausgebrochen ist. Bei der Messung der Zugfestigkeit zeigten sich die Lote Sn100Ni+ und Sn96Ag+ zusammen mit TC110 als vielversprechendste Materialkombinationen. Es wird davon ausgegangen, dass die Füllstoffe, die in den thermisch leitfähigen Kunststoffen enthalten sind und die dafür sorgen, dass die Wärme besser verteilt wird, eine bessere Haftverbindung mit Zinn eingehen als mit Bismut.

Für die Vorsatzoptik wurden im Projektkonsortium als mögliche optische Materialien ein PC (Typ: Makrolon LED 2245; Hersteller: Covestro) und ein PMMA (Typ: Plexiglas 7N; Hersteller: Röhm) definiert. Die gewählten Materialien wurden am IKV grundlegend untersucht. Zunächst wurden die mechanischen Zugfestigkeiten zwischen den Materialpaarungen mittels Zugstäben nach DIN EN ISO 527 A1 untersucht [7]. Die Zugstäbe aus Optik- und Gehäusekomponente wurden in Anlehnung an die spätere Fertigung des Technologieträgers in derselben Reihenfolge hergestellt, also zuerst die optische und anschließend die Gehäusekomponente gespritzt (Maschinentyp: e-motion 160/440; Hersteller: Engel). Um die Ergebnisse der Zugversuche besser einordnen zu können, wurden für alle ausgewählten Kunststoffe zweifach angespritzte Zugstäbe aus einem Material mitbetrachtet.

Verbundfestigkeiten der optischen Materialien

Bei den Versuchen wurden die Spritzgießparameter der zweiten Komponente variiert. Als Parameter mit einem besonders großen Einfluss auf die Verbundfestigkeit wurden in der Literatur und in Vorversuchen Nachdruck, Einspritzgeschwindigkeit und Schmelzetemperatur identifiziert [8]. Zur Untersuchung der Zugfestigkeit wurden die Versuche nach DIN EN ISO 527–1 mit einer Dehnrate von 1 %/min durchgeführt [9].

Die Ergebnisse zeigen eine verbesserte Zugfestigkeit des PMMA im Vergleich zu PC (Bild 3). Die Verbundfestigkeit der Gehäusematerialien nimmt mit Zunahme des thermisch leitfähigen Anteils ab. Dies wird sowohl bei Verwendung von PC wie auch PMMA als optische Komponente ersichtlich. Im Vergleich ist die Verbundfestigkeit bei 2K-Zugstäben aus einem Material höher als bei Zugstäben aus zwei unterschiedlichen Materialien. Vermutlich lässt sich die höhere Zugfestigkeit bei PMMA-Zugstäben durch die niedrigere Schmelztemperatur des PMMA erklären. Im Vergleich zur Materialgrundfestigkeit nimmt die Festigkeit deutlich ab, so hat zum Beispiel Plexiglas 7N laut Datenblatt eine Bruchfestigkeit von 73 MPa und Makrolon LED 2245 von 60 MPa.

Zur Untersuchung der Mediendichtheit fertigte die Heinze Kunststofftechnik Werkzeugeinsätze für einfache Probekörper auf derselben Spritzgießmaschine. Dabei wurde zuerst ein äußerer Ring mit einer Fläche von 55,71 cm² (~87,5 %) aus den optischen Materialien spritzgegossen. Anschließend wurde der Ring mit einer Fläche von 7,91 cm² (~12,5 %) mittig mit einem Gehäusekunststoff angespritzt. Dabei wurden die gleichen Prozessparameter wie bei der Untersuchung der Zugfestigkeit verwendet.

Die Probekörper wurden in einer WTVR-Kammer (Water Vapor Transmission Rate) untersucht (Bild 4). Dabei wird der Probekörper in der Messkammer mediendicht eingespannt, sodass die Kammer in einen unteren und einen oberen Bereich unterteilt ist. Unterhalb der Probekörper wird ein mit Wasser vollgesogener Schwamm platziert. Nach dem Spülen beider Kammern mit Trägergas wird die Menge der Wassermoleküle gemessen, die durch den Probekörper diffundieren.

Die WVTR-Messung nähert sich einem konstanten Wert an, der als WVTR-Wert zur Auswertung genutzt wird. Um die materialspezifische Wasserdurchlässigkeit von der Durchlässigkeit der Fügezone unterscheiden zu können, wurden zunächst Kreisscheiben aus einem Material untersucht, hergestellt jeweils mit den Prozessparametern der maximalen und minimalen Zugkraft. Nun werden die WVTR-Werte in Abhängigkeit der Flächenanteile der einzelnen Materialien von den Messwerten der 2K-Probekörper abgezogen, sodass die Differenzen aufgrund der Stoßverbindung dargestellt werden (Bild 5).

Bei den Proben mit PC TC110 zeigt sich ein Einfluss der Stoßverbindung auf die Mediendichtheit im Mittel von 1,44 g/m²/Tag. Allerdings erzielen die 2K-Proben mit PC 2405 einen besseren WVTR-Wert als die reinen Materialien. Dies lässt vermuten, dass die Stoßverbindung keinen Einfluss auf die Mediendichtheit hat.

Bei den Voruntersuchungen erwies sich das metallische Lot Bi58Sn42 für den Anwendungsfall als ungeeignet. In folgenden Versuchen wird daher nur noch auf die anderen beiden Lote zurückgegriffen. Die thermisch leitfähigen Kunststoffe zeigten vielversprechende Ergebnisse, genauere Untersuchungen werden zurzeit am IKV durchgeführt. Die Verbundfestigkeiten der optischen 2K-Probekörper entsprechen den Festigkeiten der 2-fach angespritzten Probekörper aus einem Material. Die Mediendichtigkeit entspricht denen der Grundkunststoffe. Daher können die Materialpaarungen für eine Beleuchtung in der Außenanwendung prinzipiell verwendet werden.

Nach den beschriebenen grundlegenden Untersuchungen werden weitere Analysen zum Leiterbahnlayout und zur Kontaktierung von Einlegern am IKV durchgeführt. Mit einem neu konstruierten Werkzeug zur Herstellung eines Demonstrators sollen anwendungsnahe Versuche zur Verbundfestigkeit, Kontaktierung und Positionierung der Optik durchgeführt werden, über die das IKV gesondert berichtet.

[1] Angermaier, K.; Müller, P.: Zeit und Kosten sparen. Kunststoffe 100 (2010) 4, S. 73–76

[2] Döbler, M.; Schiemann, F.: Linsenoptiken von LEDs aus Polycarbonat. Kunststoffe 96 (2006) 11, S. 116–117

[3] Keck, B.: Licht im Dunkel geprägt – Spritzprägen von LED-Vorsatzlinsen. Plastverarbeiter 65 (2012) 8, S. 30–31

[4] von Malm, N.: LED-Lichtquellen und -Lampensysteme mit Polymeroptiken (POLO). Abschlussbericht zum Forschungsprojekt: LED-Lichtquellen mit integrierter Optik. Osram Opto Semiconductors GmbH, Regensburg 2011

[5] Hopmann, C.; Sturm, I.: Langzeitbeständige Leiterbahnen – Prozesssimulationen zum Optimieren des Integrierten Metall/Kunststoff-Spritzgießens. Plastverarbeiter 70 (2019) 10, S. 96–99

[6] Hopmann, C.; Sturm, I.: Kontaktierungen mit dem Integrierten Metall/Kunststoff-Spritzgießen – die Gestaltung ist entscheidend. Plastverarbeiter 71 (2020) 12, S. 96–99

[7] DIN EN ISO 527–2: Kunststoffe – Bestimmung der Zugeigenschaften – Teil 2: Prüfbedingungen für Form- und Extrusionsmassen. Beuth, Berlin 2012

[8] Härtig, T.: Stoffübertragung beim Spritzgießen. Technische Universität Chemnitz, Dissertation, Chemnitz 2012

[9] DIN EN ISO 527–1: Kunststoffe – Bestimmung der Zugeigenschaften – Teil1: Allgemeine Grundsätze. Beuth, Berlin 2019

RWTH Aachen Inst. f. Kunststoffverarbeitung IKV 

Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) in Industrie und Handwerk an der RWTH Aachen

https://www.ikv-aachen.de

Ausgabenartikel KU12-21

Bild 1. Spezifische elektrische Leitfähigkeiten aller Materialkombinationen aus einem metallischen Lot und einem Standard- bzw. thermisch leitfähigen Kunststoff. Quelle: IKV; Grafik: © Hanser

Bild 2. Notwendige Auszugskräfte für alle Materialverbunde. Beide metallischen Lote halten im Zusammenhang mit TC110 den größten Auszugskräften stand. Quelle: IKV; Grafik: © Hanser

Bild 3. Zugfestigkeit der hergestellten 2K-Proben mit abnehmender Verbundfestigkeit bei steigender thermischer Leitfähigkeit der Materialien. Quelle: IKV; Grafik: © Hanser

Bild 5. Ergebnisse der WVTR-Messungen der 2K-Probekörper in Abhängigkeit der Materialflächenanteile. Quelle: IKV; Grafik: © Hanser

Name - Hauptartikel

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Christian Hopmann ist Inhaber des Lehrstuhls für Kunststoffverarbeitung der RWTH Aachen und Leiter des Instituts für Kunststoffverarbeitung (IKV) in Industrie und Handwerk an der RWTH Aachen.

Ingrid Sturm, M. Sc., ist Leiterin der Arbeitsgruppe Mehrkomponententechnik am IKV; <a href="mailto:ingrid.sturm@ikv.rwth-aachen.de">ingrid.sturm@ikv.rwth-aachen.de</a>

Jonas Gerads, M. Sc. RWTH, ist Leiter der Arbeitsgruppe Optische Komponenten am IKV.

Das diesem Bericht zugrunde liegende Vorhaben wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung unter dem Förderkennzeichen 13N14627 gefördert. Die Autoren danken außerdem

<ul><li>der Covestro AG, Leverkusen,</li><li>der Engel Austria GmbH, Schwertberg/Österreich,</li><li>der Felder GmbH Löttechnik, Oberhausen,</li><li>der Heinze Kunststofftechnik GmbH & Co. KG, Herford,</li><li>der Mentor GmbH & Co. Präzisions-Bauteile KG, Erkrath,</li><li>der Röhm GmbH, Darmstadt, und</li><li>der Tamura Elsold GmbH, Ilsenburg,</li></ul>

für die Unterstützung und Bereitstellung von Versuchsmaterialien.