Ziel der Entwicklung
Konstruktionsbedingt weisen industriell hergestellte Kunststoff-Formteile häufig störende Oberflächenfehler in Form von Bindenähten auf. Dies ist insbesondere im Sichtbereich unerwünscht. Die Motivation ist deren Beseitigung ohne zusätzlichen Energieeintrag ins Werkzeug. Hierbei wurde die isolierende Wirkung von keramischen Werkzeugoberflächen genutzt. Konventionelle Lösungen für dieses Problem wie beispielsweise die variotherme Temperierung sind dagegen sehr energie- und kostenintensiv.
Im Vergleich zum unbeschichteten Metalleinsatz sollen die Keramikbeschichtungen eine verbesserte Oberfläche sowie weniger eingefrorene Spannungen aufweisen.
Vorteile und Lösungen
Mit drei beschichteten, zwei vollkeramischen sowie einem unbeschichteten Metalleinsatz als Vergleich wurden Versuche mit verschiedenen Thermoplasttypen durchgeführt. Die Auswertung erfolgte anhand der im KuZ entwickelten Software „Bindenahtanalyse, die den Verlauf der Fließ- bzw. Bindenaht (Stärke, Ausdehnung) durch eine Kurve charakterisiert. Diese zeigt durchgehend bei allen Rezepturen im Vergleich zum Metalleinsatz einen leicht flacheren Helligkeitsverlauf, was eine schwächere Ausprägung der Bindenaht anzeigt. Bei der maschinenbearbeitbaren Glaskeramik ist die Veränderung des Helligkeitsverlaufs am schwächsten ausgeprägt. Im Vergleich zum Metalleinsatz weisen die Keramikbeschichtungen und Vollkeramikeinsätze weniger eingefrorene Spannungen auf, wogegen eine Verbesserung der Zugfestigkeit nicht festgestellt werden konnte. Vergleichende Versuche mit variothermer Temperierung zeigten - bis auf eine leichte Erhöhung der Zugfestigkeit - vergleichbare Effekte.
Zielgruppe und Zielmarkt
Im Vergleich zum Metalleinsatz konnten die beschriebenen Effekte nachgewiesen werden. Zielgruppe und Zielmarkt ist die spritzgießverarbeitende Industrie. Das Verfahren bietet insbesondere bei der Verarbeitung von Sichtteilen Vorteile. Der Ausschuss wird durch folgende Effekte reduziert:
Spritzgießfehler wie Bindenähte durch zu früh erkaltete Schmelzefronten, häufig verbunden mit Zusammenfließlinien durch Entmischung von Pigmenten und Füllstoffen / Glanzgradunterschiede an der Oberfläche durch zu hohe Scherung der Schmelze an der Werkzeugwand / Eingefrorene Spannungen, die zu Festigkeitsverlust und Formteilverzug führen / Insbesondere bei anschließender Galvanisierung der Oberfläche, da hier Oberflächenfehler umso stärker hervor treten.
Im Vergleich zur variothermen Temperierung, die ähnliche positive Effekte bewirken kann, kommt dieses Verfahren ohne zusätzlichen Energieeintrag ins Werkzeug aus.
