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Mikro-Spritzgießen IKV kann kleinste Schmelzemengen reproduzierbar einspritzen

Redakteur: Peter Reinhardt

Mikrobauteile sind immer häufiger Kernelemente medizintechnischer Produkte. Bei ihrer Herstellung ist besonders die reproduzierbare prozess- und materialgerechte Plastifizierung der benötigten Kleinstmenge eine große Herausforderung. Das Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) in Industrie und Handwerk an der RWTH Aachen arbeitet derzeit an der Entwicklung einer Plastifiziervorrichtung mit inverser Schnecke.

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Die handgetriebene Prototypenanlage mit Inversschnecke ist ein Transferprojekt der Forschergruppe 702 und wird von der DFG gefördert.
Die handgetriebene Prototypenanlage mit Inversschnecke ist ein Transferprojekt der Forschergruppe 702 und wird von der DFG gefördert.
(Bild: IKV)

Konventionelle Plastifiziersysteme können in ihrer Baugröße nicht beliebig verkleinert und auf eine reproduzierbare Verarbeitung von Kleinstmengen an Kunststoffschmelze angepasst werden. Daraus ergeben sich bei der Herstellung von Mikrobauteilen unerwünschte Masseschwankungen beim Einspritzen.

Schneckengänge sind auf der Innenseite des Plastifizierzylinders angebracht

Bei der Plastifiziervorrichtung mit inverser Schnecke sind die Schneckengänge, die üblicherweise auf der Mantelfläche des Kolbens verlaufen, auf der Innenseite des Plastifizierzylinders angebracht. Der für das Fördern und Einspritzen verantwortliche Kolben wird koaxial im Zylinder bewegt. Im Vergleich zur üblichen Kolbenschnecke erfährt der Einspritzkolben aufgrund der fehlenden Schneckenstege eine geringere mechanische Belastung und kann damit in seinem Durchmesser deutlich kleiner ausgeführt werden.

Hierdurch lässt sich die gesamte plastifizierte Masse reduzieren und dem für Mikrobauteile benötigten Schussgewichtsbereich anpassen. Damit wird die Verweilzeit der Schmelze reduziert und gleichzeitig, wegen der kleineren Frontfläche des Kolbens, auch die auf das bewegte Schmelzevolumen bezogene Auflösung verbessert.

Den Plastifizierprozess systematisch analysieren

Um die grundsätzliche Funktionalität des neuen Plastifizier- und Förderprinzips nachzuweisen, wurde zunächst eine handgetriebene Prototypenanlage entworfen. Mit farbigem Masterbatch konnte neben der Förderwirkung des Systems auch die Mischwirkung der invertierten Schneckenplastifizierung nachgewiesen werden. Derzeit wird am IKV ein motorgetriebener Teststand aufgebaut, mit dem unterschiedlichste Einflussparameter auf den Plastifizierprozess systematisch analysiert werden können. Die damit gewonnenen Erkenntnisse werden anschließend auf ein konventionelles Plastifiziersystem übertragen und anhand von Spritzgießversuchen bewertet.

Kontakt:

Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV)

D-52062 Aachen

www.ikv-aachen.de

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