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Kunststoffoptiken im Mehrschichtspritzguß

Optische Bauteile werden vermehrt aus transparenten Kunststoffen hergestellt. Insbesondere neue Leuchtmittel wie LEDs begünstigen den Einsatz von Thermoplasten. Jedoch widersprechen die vom Optikdesign benötigten Geometrien den bekannten Richtlinien für die Auslegung von Formteilen aus Kunststoffen, so dass die bekannten Spritzgießverfahren an Grenzen stoßen. Um die geforderte Wirtschaftlichkeit und Präzision zu erreichen, müssen neue Herstellverfahren entwickelt werden. Mit dem hier untersuchten Mehrschichtspritzgießen wird das optische Bauteil durch eine schichtweise Fertigung der Gesamtgeometrie hergestellt. Die Einzelschichten sind hierbei dünner als die Gesamtwanddicke, so dass sich eine signifikante Reduzierung der Kühlzeit und der verfahrenstechnischen Herausforderungen erzielenlässt. Dies wird durch den Vergleich von geometrischen und werkstofflich gebunde nen optischen Eigenschaften eines Formteils gezeigt, das im Ein-, Zwei- und Dreischichtspritzguß hergestellt und untersucht wird. Hierzu wird eine Varianzanalyse von technologisch wichtigen Verarbeitungsparametern durchgeführt. Das in dieser Arbeit entwickelte Messverfahren verwendet ein auf den Prüfkörperwerkstoff Polycarbonat abgestimmtes Immersionsöl, so dass geometrische und innere, werkstoffgebundene Eigenschaften getrennt untersucht werden können. Theoretische Abkühlberechnungen, polarisationsoptische Aufnahmen und Wanddickenvermessungen vor und nach einer Wärmebehandlung zeigen die gegenseitige Beeinflussung von Vor- und Nachspritzling während der Herstellung. Sie helfen weiterhin, die Phasenübergänge fest, entropieelastisch und schmelzeförmig und damit Ursachen für die beobachteten Effekte zu erforschen.

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