HyGrad – Hybrid-Spritzgusstechnologie mit gradierten Multiphasen-Kunststoffkompositen zur abzeichnungsfreien Verstärkung von Dünnblechen

Einleitung / Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Fertigung von hybriden Metall-Kunststoff-Strukturen, die dadurch funktions- und belastungsgerecht ausgelegt und gefertigt werden können.

Hintergrund

Metalle und faserverstärkte thermoplastische Kunststoffe werden in integrierten Fertigungsprozessen zu hybriden Bauteilen kombiniert. Bekannt ist beispielsweise das Versteifen von offenen Blechprofilen durch Kunststoffrippen.

Problemstellung

Aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten kann es bei der Werkstoffkombination zu thermisch bedingten Bauteilverzügen (Delta-Alpha-Effekte) kommen.

Lösung

Das erfindungsgemäße Werkzeug- und Prozesskonzept umfasst die Nutzung eines werkzeugintegrierten schaltbaren Elektromagneten, der ein temporäres Magnetfeld während des Spritzgießens eines mehrphasigen Kunststoff-Komposits (metallpartikelmodifizierter Thermoplast) erzeugt. Dabei sollen die im Kunststoff enthaltenen Metallpartikel in Richtung des metallischen Einlegers gezogen werden. Der thermische Ausdehnungskoeffizient des Kunststoffs soll lokal variiert werden, so dass ein gleichmäßig progressiver Verlauf des Wärmeausdehnungskoeffizienten entlang des Materialübergangs erfolgt.

Vorteile

Anwendungsbereiche

Anwendungsgebiet der Erfindung ist u. a. die Automobilindustrie, wobei großes Anwendungspotenzial im Bereich des Werkzeugbaus liegt.