Hochpräzise und hochfeste Connectoren - ab dem ersten Schuss

Diese Abweichungen am fertigen Connectorbauteil entstehen aufgrund des Bauteilverzugs während und nach des Spritzgießprozesses. Die Verzugsneigung kann in gewissen Grenzen mithilfe von Verzugssimulationen vorbestimmt werden. Die Simulationen weichen jedoch zumeist von den tatsächlichen Verzugsmaßen ab.

Das Vorhaben verfolgt einen für diesen Bereich innovativen hybriden Bauteilansatz. Dieser besteht aus der Kombination der Spritzgießmasse und einem mit Endlosfasern verstärkten Einleger. Der zylindrische Einleger wird im thermoplastischen Wickelverfahren hergestellt und weißt eine für Connectorbauteile ausreichend hohe Rundlaufgenauigkeit auf. Dieser hochpräzise Einleger dient als Grundkörper, an den mithilfe des Spritzgießprozesses verschiedene Funktionselemente angespritzt werden.

Die eingesetzten Werkstoffe sind somit miteinander kompatibel und können bei idealer Prozessführung eine stoffschlüssige Verbindung eingehen. So werden die üblichen Nachteile von Hybridmaterialien (z. B. unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten oder Fügeproblematiken) reduziert.

Zusätzlich ist der ökologische Nutzen zu fokussieren: Die Bauteile können aufgrund der erhöhten Festigkeit signifikant, theoretisch um bis zu 80 %, in ihrer Masse reduziert werden. Dies führt zu einem geringeren Materialverbrauch bei der Herstellung. Hinzu kommt, dass das entstehende Hybridbauteil im Anschluss sortenrein recycelt werden kann, weil die Materialien sortengleich sind.

Für die Realisierung des Projektes sind unterschiedliche Fragestellungen hinsichtlich der Werkzeugentwicklung, der Halbzeugauslegung, der Prozessführung beim Spritzgießen sowie der Festigkeitsberechnung zu lösen.

Es muss im Rahmen des Projektes eine prozesssichere Lösung zur Fixierung der gewickelten thermoplastischen Halbzeuge im Spritzgießwerkzeug entwickelt werden. Eine entsprechende Fixierung sollte sich auf komplexe Formteilgeometrien (3D) anwenden lassen. Ein Verschieben des Halbzeugs durch das Einspritzen des Kunststoffes in das Spritzgusswerkzeug muss vermieden werden, dies führt zu einer Reduzierung der mechanischen Eigenschaften und zu Maßabweichungen.

Des Weiteren soll im Projektverlauf, ein für das Spritzgussverfahren geeigneter Aufbau der gewickelten thermoplastischen Halbzeuge entwickelt werden. Verschiedene Wickelarten bieten die Möglichkeit, die mechanischen Eigenschaften durch die Orientierung der Glasfasern individuell an den Prozess, abhängig für den jeweiligen Anwendungsfall, anzupassen.

Aufgrund der hohen Präzisionsanforderung an das Bauteil, muss eine Möglichkeit zur automatisierten Halbzeugeinlegung in das Spritzgießwerkzeug sowie eine präzisen Halbzeugfixierung im Spritzgießwerkzeug entwickelt werden.

Zusätzlich muss der Einfluss einer Oberflächenvorbehandlung der Einleger untersucht werden. Die Vorbehandlung dient dazu die glatte Oberfläche in der Art vorzubereiten, dass der umspritzende Kunststoff eine feste Verbindung mit ihnen eingehen kann. Unterschiedlichste Vorbehandlungsmethoden zur Aktivierung der Halbzeugoberfläche (z.B. Beflammen oder Plasma-Aktivierung) sollen eingesetzt werden.

Wie empfand Hr. Hildebrandt, stellvertretend für das Unternehmen INOMETA, zu der Zusammenarbeit mit InnoLab:

„InnoLab entwickelte aus einem Initialgespräch ein ganzes Förderprojekt. Von der Erstellung des Projektplans bis zur Formulierung des Förderantrages reduzierte sich unser Aufwand auf ein Minimum. Effizienter kann die Beantragung von Fördermitteln nicht gestaltet werden!“