Mit dem Einsatz des Rapid Tooling Verfahrens hat der Rundum-Dienstleister eine Kunststoff-Metall-Kontaktbrücke für den Dichtungshersteller Bruss Sealing Systems entwickelt.
Die Entwicklung moderner Kunststoff-Metall-Hybridbauteile bringt zahlreiche technische Herausforderungen mit sich: Materialauswahl, Werkzeugdesign und Fertigungsprozesse müssen präzise aufeinander abgestimmt sein. Bruss Sealing Systems, Hoisdorf, ist international als Entwickler und Hersteller hochwertiger Dichtungssysteme aktiv. Als Familienunternehmen gegründet, beschäftigt das Unternehmen heute weltweit mehr als 2.000 Mitarbeiter.
Für die Entwicklung der hybriden Kontaktbrücke waren zahlreiche technische Herausforderungen zu meistern. (Foto: Barlog Plastics)
Die Kontaktbrücke ist ein hybrides Bauteil, das elektrische Energie zuverlässig über Sammelschienen verteilt. Es kombiniert Thermoplaste für das Gehäuse und Kupfer für die Leiter, um hohe mechanische Festigkeit, elektrische Leitfähigkeit und Dichtheit sicherzustellen.
Zu den technischen Herausforderungen zählen:
- Öldichtheit: Die Schnittstellen zwischen Kupfer und Kunststoff mussten auch bei den unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten von Kupfer und Kunststoff nach Temperaturwechselbelastung vollständig dicht sein (Mikrospaltabdichtung).
- Integration von Kupfereinlegern: Die Verbindung erforderte präzise Werkzeugtechnik und angepasste Fertigungsparameter.
- Werkzeugkomplexität: Trotz anspruchsvoller Geometrien war eine schnelle und kosteneffiziente Umsetzung notwendig.
Materialauswahl und Designintegration
Für die Kontaktbrücke wurden Thermoplaste ausgewählt, die sich durch hohe mechanische Festigkeit, thermische Beständigkeit und hervorragende Isoliereigenschaften auszeichnen. Die Materialauswahl erfolgte in Abstimmung mit den spezifischen Anforderungen an Belastbarkeit und Dichtheit.
Rapid Tooling für flexible und schnelle Iterationen
Rapid Tooling ermöglichte die schnelle Herstellung eines Prototypenwerkzeugs mit präzisen Toleranzen für den Kupfereinleger. Die iterative Anpassung von Werkzeug und Fertigungsparametern beschleunigte die Validierung von Design und Material.
Entwicklungsdienstleistungen und Validierung
Um die Funktionalität des Bauteils sicherzustellen, kamen folgende Schritte zum Einsatz:
- Konstruktionsanalyse: CAD-Modelle wurden erstellt und auf Herstellbarkeit im Spritzgießverfahren geprüft und optimiert.
- Simulation: Spritzgieß-Simulationen optimierten den Füllprozess, um Lufteinschlüsse und Schwindungsprobleme zu vermeiden.
- Prototypenfertigung: Präzise Einlegung der Kupferleiter und die Implementierung von Mikrospaltdichtungen wurden getestet.
- Tests: Öldichtheit, Isolation und Spannungsfestigkeit zwischen den Leitern sowie die mechanische Belastbarkeit konnten an den Prototypen umfassend geprüft werden.
Ergebnisse und Erkenntnisse
Das Projekt zeigte, dass sich technische Herausforderungen effizient lösen lassen, wenn Design, Materialien und Fertigungsprozesse frühzeitig integriert werden:
- Zeitersparnis: Rapid Tooling beschleunigte die Prototypenerstellung und Validierung.
- Optimierte Qualität: Die Tests bestätigten die Dichtheit und Belastbarkeit der Hybridverbindung unter realistischen Bedingungen.
- Wirtschaftlichkeit: Durch den iterativen Ansatz konnten Designänderungen flexibel umgesetzt werden, bevor in kostenintensive Serienwerkzeuge investiert wurde.
Das Projekt „Kontaktbrücke“ verdeutlicht, wie durch den gezielten Einsatz von Rapid Tooling und einer systematischen Entwicklungsstrategie komplexe Hybridbauteile technisch und wirtschaftlich erfolgreich realisiert werden können. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse bieten wertvolle Impulse für die Entwicklung ähnlicher Bauteile in unterschiedlichsten Industrien. Barlog Plastics verfügt über umfangreiches Know-how bei der Auslegung und Fertigung von Kunststoff-Metall-Hybridbauteilen, sowie geeignete Fertigungsanlagen (z. B. Vertikalspritzgießmaschinen) zur seriennahen Prototypenfertigung.
