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Vortrag (20 Min., 5 Min. Diskussion, 5 Min. Raumwechsel)

Kunststoff/Magnesium-Hybridbauteile im kombinierten Tiefzieh- und Hinterspritzprozess

Donnerstag (19.09.2019)
11:30 - 12:00 Uhr Musikzimmer

Zur Ausnutzung des maximalen Werkstoffpotenzials werden immer häufiger Hybridlösungen eingesetzt. Beispielsweise werden tiefgezogene Metallprofile mit hoher Festigkeit und Steifigkeit im Spritzgießverfahren mit dünnwandigen Kunststoffrippen geringer Dichte funktionalisiert, um die Knickstabilität zu erhöhen.

Um die Wirtschaftlichkeit dieser Metall/Kunststoff-Hybridbauteile zu erhöhen, wurde die Prozesskette bestehend aus dem Tiefziehen des Metallblechs und dem nachgelagerten Spritzgießprozess verkürzt. Beim sogenannten kombinierten Tiefzieh- und Hinterspritzprozess wird ein Blechzuschnitt in das Spritzgießwerkzeug eingelegt und durch die Schließbewegung der Spritzgießmaschine tiefgezogen (1. Umformschritt). Durch den Druck beim Einspritzen der Kunststoffschmelze wird das Blech weiter ausgeformt (2. Umformschritt). Gleichzeitig findet während dieses zweiten Umformschrittes das stoffschlüssige Fügen der beiden artfremden Materialien Kunststoff und Metall mithilfe eines latent reaktiven Haftvermittlers statt, der zuvor auf die Blechoberfläche aufgetragen wurde.

Der integrierte Prozess konnte mit Stahlblechzuschnitten erfolgreich umgesetzt werden. Gegenstand aktueller Untersuchungen im Projekt „Entwicklung hybrider Kunststoff/Magnesium-Werkstoffverbunde für Ultraleichtbauanwendungen - KuMag“ ist eine Übertragung des Verfahrens auf Magnesiumknetlegierungen, welche aufgrund ihrer geringen Dichte (1,74 g/cm³) ein deutlich größeres Leichtbaupotenzial als Stahl (7,85–7,87 g/cm³) aufweisen. Für das Tiefziehen von Magnesiumknetlegierungen sind jedoch Umformtemperaturen von über 225 °C notwendig. Im kombinierten Prozess muss das Magnesiumblech also für die Umformung erwärmt und nach dem Einspritzen der Kunststoffschmelze wieder gekühlt werden, um die Schmelzewärme abzuführen. Zur Erreichung dieser dynamischen Temperierung werden unterschiedliche Prozessrouten und Werkzeugkonzepte verfolgt. Der Einfluss der Tiefzieh- und Spritzgießparameter wird mithilfe eines beheizten Werkzeugs untersucht. Dabei hat vor allem die Tiefziehtemperatur einen großen Einfluss auf die Blechdickenverteilung nach dem ersten Umformschritt. Für den darauffolgenden zweiten Umformschritt ist eine Mindestblechdicke notwendig, um Bodenreißer zu vermeiden.

 

Sprecher/Referent:
Malte Röbig
Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV)
Weitere Autoren/Referenten:
  • Prof. Dr. Christian Hopmann
    Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) an der RWTH Aachen
  • Simon Wurzbacher
    Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) an der RWTH Aachen