Menacher, Karoline
Expansionsspritzgießen von Mikrobauteilen
Karoline Menacher
Das Spritzgießen von Mikrobauteilen erfordert auf Grund der hohen Abkühlgeschwindigkeit der Kunststoffschmelze in der Kavität besondere Prozessstrategien. Eine Option ist die Verwendung hoher Einspritzgeschwindigkeiten. Diese sind prozesstechnisch nur aufwendig zu realisieren, da hohe Schneckenvorlaufgeschwindigkeiten bei kurzen Schneckenwegen notwendig und Kunststoffschmelzen kompressibel sind. Das Expansionsspritzgießen nutzt die Kompressibilität der Kunststoffschmelze zum kavitätsnahen Speichern von Energie. Die anschließende Schmelzeexpansion führt zu sehr hohen Fließfrontgeschwindigkeiten in der Kavität. Das Verfahren wird industriell für dünnwandige, flächige Bauteile eingesetzt. Für Mikrobauteile ist deren Herstellbarkeit mittels Expansionsspritzgießen bekannt. Eine detaillierte Analyse der Struktur-Eigenschaftsbeziehungen steht auf Grund der hohen Prozessdynamik hinsichtlich Druck- und Temperaturänderung noch aus.
Ein mit Sensoren ausgestattetes Spritzgießwerkzeug erlaubt die zeit- und ortsaufgelöste Analyse des Schmelzedrucks und der Schmelzetemperatur im Expansionsspritzgießprozess. So wird gezeigt, dass hohe Drücke und Schergeschwindigkeiten nicht gleichzeitig auftreten. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wird auf Basis einer umfassenden Prozesscharakterisierung des Expansionsspritzgießens dessen Einfluss auf die Struktur-Eigenschaftsbeziehungen von Mikrobauteilen untersucht. Zudem erfolgt eine Abgrenzung zum konventionellen Spritzgießen. Die mechanischen Eigenschaften expansionsspritzgegossener Bauteile resultieren aus der kristallinen Struktur, deren inhomogener Sphärolithgrößenverteilung sowie der geringen Randschichtdicke. Die Abformgenauigkeit von Mikrostrukturen wird durch die hohe Kontakttemperatur der Schmelze mit der Werkzeugwand positiv beeinflusst.
Seiten: 140
ISBN: 978-3-931864-74-3