Neue Maschinen, Werkstoffe und Verfahren

Simcon: Herstellung von Metall-Kunststoff-Bauteilen vereinfacht

Beim Forschungsprojekt Medimold hat Simcon, Würselen, mit Forschungspartnern einen einstufigen Herstellungsprozess für Metall-Kunststoff-Hybride entwickelt. Metall-Kunststoff Hybride werden beispielweise für Leiterbahnen verwendet. Das neue Verfahren reduziert Rüst- und Montagezeiten in der Fertigung sowie Materialbedarf und Arbeitsschritte.

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

Das Forschungsprojekt Medimold ging jetzt einen Schritt weiter: Der Experte für Spritzgieß-Simulation Simcon, das Gießerei-Institut der RWTH Aachen und das Kunststoff-Institut Lüdenscheid entwickelten dabei mit weiteren Industriepartnern, wie KraussMaffei, Ravi und anderen, einen schnelleren und wirtschaftlicheren, einstufigen Prozess für die Herstellung der Hybridbauteile. Dabei wird in ein und demselben Werkzeug der metallische Leiter auf das Kunststoffteil aufgespritzt. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie fördert das Projekt.

„Dieser einstufige Zwei-Komponenten-Prozess ist für alle Projektpartner Neuland“, sagt Max Mades, Projektverantwortlicher bei Simcon. „Mit der Projektteilnahme bleiben wir Spitzenreiter bei der Entwicklung neuer Prozesse.“

Für das Forschungsprojekt entwickelten die Partner eigens 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 als auch auf Duroplaste.

In zahlreichen Versuchen ermittelten die Forschungspartner die Wechselwirkungen zwischen Metall und Kunststoff sowie die geeigneten Prozessparameter. Simcon unterstützte das Projekt mit umfangreichen Simulationen und dem Einbringen seiner Expertise im Bereich der Kunststoffverarbeitung. Die Ergebnisse zeigen, 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“, erklärt Mades. „Bei Metallen ist das anders. Dieses Phänomen kann Cadmould nun berücksichtigen und auch Metallschmelzen simulieren.“ Diese Pionierarbeit kommt auch den Simcon-Kunden zugute: Ab Oktober 2019 ist Cadmould 3D-F in der Version 12 zum ersten Mal mit der erweiterten Funktionalität für Metallschmelzen erhältlich.

www.medimold.de
www.simcon-worldwide.com

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