Innovationsforum Verfahrensintegration. Gezielte Werkstoff und Verfahrensauswahl zum Umspritzen von Einlegeteilen

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1 Innovationsforum Verfahrensintegration Gezielte Werkstoff und Verfahrensauswahl zum Umspritzen von Einlegeteilen Kontakt: Dipl.-Ing. Marius Fedler +49 (0) Kunststoff-Institut Lüdenscheid Karolinenstr Lüdenscheid Spannungsrissbildung Ungeeignete Materialauswahl Quelle: Kunststoff-Institut Lüdenscheid Quelle: Kunststoff-Institut Lüdenscheid

2 Einflussfaktoren auf die Werkstoffauswahl Zustandsdiagramm amorphe Kunststoffe Einflussfaktoren auf die Werkstoffauswahl Zustandsdiagramm teilkristallin Teilkristalline Kunststoffe haben gegenüber amorphen Kunststoffen eine bessere Spannungsrissbeständigkeit eine bessere Fließeigenschaft

3 Thermischer Ausdehnungskoeffizient Eigenschaftsanforderungen an das Material Thermischer Ausdehnungskoeffizient Grenzfläche Kunststoff-Metall Quelle: Kunststoff-Institut Lüdenscheid Grenzstellen zwischen dem Stanzgitter und der Umspritzung Quelle: Nano Analytics GmbH

4 Warum Dichtigkeit? Was passiert wenn die LEDs versagen? Quelle: Audi AG Audi side assist Warum Dichtigkeit? Was passiert wenn die Sensorik versagt? Abstandswarner im PKW Quelle:

5 Warum Dichtigkeit? Was passiert wenn die Module oder die Verkabelung versagen? Quelle: selendi-extra.at Photovoltaikmodule Warum Dichtigkeit? Was passiert wenn das Gehäuse versagt? Herzschrittmacher Quelle: MINI MED

6 Erfahrungswerte hinsichtlich der zulässigen Luftleckage Was bedeutet dicht? Gemessene Leckrate < Zulässige Leckrate Richtwerte für die Dichtigkeitsprüfung mit Luft Wasserdicht 0,5 cm³/min bis 12 cm³/min Öldicht 0,6 cm³/min bis 4,5 cm³/min Benzindicht 0,1 cm³/min bis 3 cm³/min Quelle: Kunststoff-Institut Lüdenscheid Quelle: Dr. Wiesner Steuerungstechnik GmbH Demonstrator Stanzgitter 1 mm Beidseitige Verrippung des zweiten Tellers 1mm Auflagepunkt für die Prüfvorrichtung Quelle Kunststoff-Institut Lüdenscheid Umspritztes Stanzgitter Stanzgitter (CuSn6, verzinnt) mit drei Kontaktbahnen Umspritzwanddicke: 0,5 mm (beidseitig) Untersuchung Metall-Kunststoff-Verbund (diverse Umspritzmaterialien)

7 Einfluss von Primersystemen auf die Dichtigkeit* Leckrate [cm³/min] 0,00-0,20-0,40-0,60-0,80-1,00-1,20-1,40-1,60 ohne Beschichtung Einfluss verschiedener Haftvermittlersysteme auf die Dichtigkeit PBT GF30 Bauteilgeometrie "Stanzgitter" Haftvermittler 1 (PU) Haftvermittler 2 (PU) Haftvermittler 3 (PU) Haftvermittler 4 (PA) Haftvermittler 5 (PA) Haftvermittler 7 (für Hotmelt) Haftvermittler 6 (für Elastomere) Bauteilstressung I: Bauteilstressung II: Bauteilstressung III: keine Bauteilstressung nach Bauteilstressung II *am Beispiel eines umspritzten Stanzgitters Demonstrator K.I.M.W. Einfluss der Füllstoffe auf die Dichtigkeit* Leckrate [cm³/min] 0,00-0,10-0,20-0,30-0,40-0,50-0,60-0,70-0,80-0,90-1,00 PBT 1 nf PBT 2 nf nach Bauteilstressung I nach Bauteilstressung III Klimawechsel 288 h bei -30 C bis +80 C + Warmlagerung über 168h bei 80 C Klimawechsel 168 h bei -40 C bis +125 C Klimaschock 168 h bei -40 C bis +150 C Einfluss der Füllstoffe auf die Dichtigkeit Bauteilgeometrie "Stanzgitter" PBT 3 GF10 PBT 3 GF20 PBT 3 GF30 PBT 3 GF50 PBT 3 GK20 PBT 3 GK30 keine Bauteilstressung nach Bauteilstressung II nach Bauteilstressung I nach Bauteilstressung III Bauteilstressung I: Bauteilstressung II: Bauteilstressung III: Klimawechsel 288 h bei -30 C bis +80 C + Warmlagerung über 168h bei 80 C Klimawechsel 168 h bei -40 C bis +125 C Klimaschock 168 h bei -40 C bis +150 C *am Beispiel eines umspritzten Stanzgitters Demonstrator K.I.M.W.

8 Demonstrator Rundleiter- Umspritzung Spaltbildung bei einem umspritzten Rundleiter Leoni Studer Betaflam Solar 125 Quelle: Kunststoff-Institut Lüdenscheid Erzielung mediendichter Rundleiter

9 Strukturbauteile Frontend Stoffschlüssiger Verbund zwischen Kunststoff und Metall Strukturbauteile Quelle: Lanxess Heckklappe als Prototyp Das Herzstück des Konzeptes ist die hybride Tragstruktur, die eine bis zu dreischalige Stahlkonstruktion ablöst Verzinktes Stahlblech inkl. Haftvermittler Versteifende Rippenstruktur aus faserverstärktem Polypropylen Quelle: Rehau GmbH

10 Verbundfestigkeiten beim Hinterspritzen von Edelstahl PA6 GF30 / Edelstahl 4301 (0,15 mm) 4,500 4,000 spritzfrisch Klimastressung 50 mm Verbundfestigkeit [N/mm²] 3,500 3,000 2,500 2,000 1,500 1,000 0,500 A-K A-K K-B A-B A-K K-B K-B A-B A-B A-B A-B A-B Kunststoff 0,000 Haftvermittler 1 Haftvermittler 2 Haftvermittler 3 Haftvermittler 4 Haftvermittler 5 Haftvermittler 6 1) A: Adhäsionsbruch; K: Kohäsionsbruch; 2) B: Blech; K: Kunststoff; H: Haftvermittler Abformung von Symboliken durch den Hinterspritzprozess 18 mm Metall Abformung der werkzeugseitigen Strukturen auf haftungsmodifizierte Metallbleche in Abhängigkeit des Füllgrades

11 Möglichkeiten zur Realisierung eines Tag-/Nachtdesign Dekorative Hinterspritzung von Drahtgewebe Hinter- und Umspritzen von Glas Potentielle Anwendungen Fahrzeuginterieur Mögliche Displayanwendungen für Glas Fahrzeuginterieurzierleiste Quelle: HAVER & BOECKER OHG (Quelle: Fa. Corning)

12 Hinterspritzen von Dünnglas Sehr gute optische Eigenschaften der Hinterspritzungen (visuelle Prüfung) Plexiglas 8N / 1 mm Glas / Haftvermittlerfolie Plexiglas 8N / 0,1 mm Glas / Haftvermittlerfolie Stoffschlüssige Verbindung Tiefeneffekt durch Glasfront Stoffschlüssige Hinterspritzung von Kunststoff auf Glas erzeugt Tiefeneffekt.

13 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Haben Sie noch Fragen? Kontakt: Dipl.-Ing. Marius Fedler +49 (0) Kunststoff-Institut Lüdenscheid Karolinenstr Lüdenscheid