Mikrospritzgießen: In einem Schritt zu komplexen Hybridbauteilen

In unmittelbarer Nähe des Smart Systems Campus werden im Zentrum für Integrative Leichtbautechnologien (ZIL) der TU Chemnitz neue Spritzgießtechnologien für Hochleistungsbauteile mit Textilverstärkung oder mit komplexen Funktions- und Elektronikkomponenten entwickelt und in die Industrie transferiert.

Im ZIL nutzen die Forscher dazu moderne Anlagen zur Herstellung so genannter intelligenter Werkstoffe und Bauteile vom Mikro- bis zum Makroniveau. Wesentliches Ziel der Forscher um Prof. Dr. Lothar Kroll, Inhaber der Professur Strukturleichtbau und Kunststoffverarbeitung (SLK), ist es hier, gemeinsam mit Unternehmen der Kunststoffverarbeitung und Forschungsinstituten energieeffiziente Fertigungsstrategien und Leichtbau-Produktanwendungen zu entwickeln.

Wichtiger Kooperationspartner ist seit 2007 der Weltmarktführer für Kunststoffverarbeitungsanlagen, die KraussMaffei AG, mit der die TU vor allem neue Verfahren für die Verarbeitung von faserverstärkten Kunststoffen entwickelt. Darüber hinaus wurden auf verwandten Forschungsgebieten Kooperationsverträge mit den österreichischen Firmen ENGEL AUSTRIA GmbH und Wittmann Battenfeld GmbH geschlossen.

Wissenschaftler der Professur SLK forschen in zahlreichen Projekten etwa des Bundesforschungsministeriums, der Deutschen Forschungsgemeinschaft und in der Landesexzellenzinitiative „Energieeffiziente Produkt- und Prozessinnovationen in der Produktionstechnik“. Die LSE Lightweight Structures Engineering GmbH, eine Ausgründung der Professur SLK, bietet auf dem Smart Systems Campus im Start-up-Gebäude die komplette Wertschöpfungskette an, von der Berechnung über die Simulation bis hin zu fertige aktive Faserverbundbauteile.

Deutschlandweit einzigartig ist im ZIL zum Beispiel ein neues Mikrospritzgießsystem. Wesentliche Marktpotenziale für Mikrospritzgießbauteile sind in den Branchen Automotive, Computer, Telekommunikation, Medizintechnik, Sensorik, Optik und Mikro-Aktorik zu finden. „Die Vorteile dieser Technologie im Vergleich zu einem klassischen Spritzgießprozess liegen in der deutlichen Reduzierung der Herstellungskosten und der Rohstoffmengen bei einer gleichzeitigen Verbesserung der Bauteileigenschaften und der Erhöhung der Funktionsdichte“, so Michael Heinrich, Mitarbeiter der Fachgruppe „Aktive Werkstoffe und Verbundstrukturen“ der Professur SLK. Maßgeblich hierfür ist vor allem die endkonturnahe und nachbearbeitungsfreie Herstellung von komplexen Baugruppen in der Massenproduktion, die mit anderen Technologien nicht mehr kosteneffizient möglich ist. Auch die Vorteile der direkten Funktionsintegration im Fertigungsprozess, wie das Einbinden und Einbetten von Elektronikkomponenten bzw. Sensoren und Aktoren in Bauteile mit einem Teilegewicht bis zu 0,0008 Gramm, führen zu fortschrittlichen Technologielösungen.

„Durch das neue Mikrospritzgießsystem kann die Professur SLK in Kombination mit der vorhandenen Anlagentechnik, wie Laborcompoundern und Handlingssystemen, eine Mikrofertigungskette von der Polymermodifikation bis zum fertigen funktionsintegrierten Mikrobauteil aufbauen. Diese durchgängige Prozesskette lässt etwa die Integration von neuen Mikrofasern und Modifikatoren in den Kunststoff zu, um Mikrospritzgießbauteile mit verbesserten Eigenschaftscharakteristiken herzustellen“, sagt Kroll.

Weitere Informationen: Technische Universität Chemnitz, Zentrum für Integrative Leichtbautechnologien, Prof. Dr. Lothar Kroll, Telefon 0371 531-35706, E-Mail lothar.kroll@mb.tu-chemnitz.de