Mithilfe von interdisziplinären Forschungsprojekten sowie einem hohen Maß an Flexibilität und Kreativität gelingt es dem KUZ, neue F&E-Trends innerhalb der Prozess-/Produktentwicklung und Technologieoptimierung zu formulieren und somit technologische Innovationen zu entwickeln.
Dabei spielt die prozessbasierte Integration von speziellen Funktionen in Formteilen eine wichtige Rolle für die Effizienz einer Anwendung. Zwei ausgewählte Forschungsprojekte zum Thema Funktionsintegration im Bereich der Kunststoffverarbeitung für Elektronikanwendungen veranschaulichen diesen Mehrwert den Messebesuchern auf unserem Stand EN11 auf der KUTENO.
Integrierte EMV-Funktionalität bei Leichtbau-Gehäusen
Gute Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) von Geräten zeichnet sich dadurch aus, dass durch eine ausreichende Abschirmwirkung andere Geräte nicht durch ungewollte elektrische oder elektromagnetische Effekte gestört werden. Dies gilt ebenso für das abgeschirmte Gerät selbst, das heißt es soll zu keiner wechselseitigen Beeinflussung der Geräte untereinander kommen.
In einem Verbundprojekt hat das KUZ elektromagnetisch abschirmende Folien direkt in den Spritzgießprozess implementiert. Es wurden verschiedene Konzepte für einen EMV-gerechten Gehäuseprototypen entwickelt. Dabei entstanden material- und verfahrensgerechte Lösungskonzepte für PP und PA6 zur Realisierung der Abschirmwirkung in einer Gehäusestruktur. Die Verarbeitbarkeit hybrider Materialsysteme und deren Kombinationen wurde in Machbarkeitsstudien intensiv hinsichtlich ihrer geometrischen und technologischen Grenzen untersucht.
Die Kombination von Thermoplasten mit flexiblen, dehnbaren Multi-Layer-Foliensystemen stand dabei im Fokus. Ebenso wurde durch den Einsatz chemischer Treibmittel das Leichtbaupotenzial dieser Gehäusevarianten gesteigert. Neben der Gewichtsreduktion gegenüber Metallgehäusen von mindestens 50 % konnte die Dichte durch das chemische Schäumen zusätzlich, gegenüber dem Kompaktspritzguss, um 10 bis 15 % reduziert werden.
Dieser neuartige Ansatz stellt eine effiziente Alternative zu traditionellen Lösungen dar, bei denen Gehäuse aus Metall hergestellt werden oder Spritzgussbauteile im Nachgang metallisch beschichtet werden. Durch den Einsatz preislich attraktiver Multi-Layer-Foliensystemen und die Implementierung der EMV-Funktionalität unmittelbar im Spritzgießprozess ohne Nachbearbeitung, wird eine lohnende Kostenreduzierung und Zeitersparnis erreicht.
Verbesserte Antistatik in Sandwich-Bauteilen aus Kunststoff
Die isolierenden Eigenschaften von Kunststoffen bieten ideale Voraussetzung für deren Anwendungen im elektrotechnischen Bereich. Der hohe spezifische Oberflächenwiderstand kann jedoch auch negative Auswirkungen ausbilden. Durch Ladungstrennung akkumulieren hohe Spannungen an Kunststoffoberflächen und können so zu elektrischen Entladungen im Kilovoltbereich führen.
Um dies zu verhindern werden Antistatika eingesetzt. Permanente Antistatika sind sehr teuer und müssen in einer hohen Konzentration dosiert werden um Wirkung zu zeigen. Migrierende Antistatika sind deutlich günstiger, wirken jedoch nicht dauerhaft und nur unter bestimmten Umständen.
In einem Forschungsprojekt wurde untersucht, wie mit Hilfe des Sandwichspritzgusses die Nachteile der migrierenden Antistatika reduziert und deren Einsatzgebiet erweitert werden kann. Durch das Einbringen der Antistatika in die Kernkomponente des Bauteils lässt sich eine gezielte gesteuerte Migration einstellen. Durch den lokal begrenzten Einsatz der Antistatika lassen sich zusätzlich Materialkosten sparen und die mechanischen Eigenschaften der Bauteile werden nicht negativ beeinflusst. Zusätzlich kann die Wirkungsdauer migrierender Antistatika durch die Sandwichbauweise verlängert werden.
Exponate auf dem Messestand EN11 im Foyer
Exponate aus beiden Forschungsprojekten können bei der kommenden KUTENO vom 10. bis 12. Mai 2022 auf dem Stand EN11 im Foyer der Messe in Rheda-Wiedenbrück besichtigt werden. Wir freuen uns auf Ihren Besuch!
