Spritzgegossene,tragende Kunststoff-Metall-Hybridstrukturen

Gaoming Zhao

Bei tragenden, multifunktionalen Kunststoff-Metall-Hybridstrukturen werden im Gegensatz zu der Insert- und Outserttechnik die beiden Werkstoffe in zusammenhängender Form mit unterschiedlichen Funktionsmerkmalen integriert gestaltet. Durch das Umspritzen mit Kunststoff werden Blechstrukturen versteift, geometrisch stabilisiert, im Arbeitsaufnahmevermögen verbessert und um zusätzliche Funktionen wie Einschraubdome, Schnappverbindungen und Führungselemente erweitert.
Die Konstruktionsmöglichkeiten, die Einflussfaktoren und die spezifischen Probleme bei der Herstellung von Hybridstrukturen wurden untersucht. Sowohl die formschlüssige Verbindung als auch die Haftung zwischen Metall und Kunststoff wurden hinsichtlich der Kraftübertragung analysiert. Änderungen der Bauteilgeometrie und der Eigenschaften wurden in Abhängigkeit von den Fertigungsparametern und von den Prüfbedingungen ermittelt. Die Belastbarkeit einer Hybridstruktur wird überwiegend durch die Konstruktion, die Materialeigenschaften und die Kraftübertragung zwischen beiden Komponeneten bestimmt. Die Gestaltung der Kunststoffrippen und die Ausrichtung der Hybridstruktur müssen je nach Belastungsfall angepasst werden. Gute mechanische Eigenschaften werden erreicht, wenn eine Haftung beim Umspritzen erzielt wird. Die Fertigungsparameter beeinflussen ebenfalls signifikant die Eigenschaften der Hybridstrukturen. Beim Einsatz unter thermischer Wechselbelastung ist nicht die Schwingung, sondern die Differenz der Wärmeausdehnungskoeffizienten für Eigenspannungen und die Maßhaltigkeit entscheidend. Trotzdem sind Hybridstrukturen unter wechselnden Wärmespannungen einsetzbar. Dem Anwender wird somit die Hybridtechnik mit umfangreichen Kenntnissen an die Hand gegeben.

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Matthias Lindbüchl (M.Sc.)