Ziel der Entwicklung
Innovative Formteile aus Hochleistungskunststoffen erobern für die unterschiedlichen Hochleistungsbereiche fortwährend neue Anwendungs- und Einsatzgebiete. Neue Trends in den verschiedenen Industriezweigen verlangen nach neuen Fertigungsmethoden und treiben damit ebenso die Mikrospritzgießtechnik voran. Diese Trends im Mikrobereich sowie der immer größere Bedarf nach Verbindungstechnologien für Mikroformteile sind mit der Erweiterung um innovative Verbindungsverfahren verbunden, da konventionelle Methoden hier versagen. Durch eine Miniaturisierung der Kunststoffteile hin zu Mikroformteilen stoßen herkömmliche Verbindungsverfahren an physikalische Grenzen.
Bisher galten das Ultraschall(US)-Nieten und US-Bördeln von Mikroformteilen aus Hochleistungskunststoffen als technologisch nicht durchführbar. Dies liegt einerseits an der hohen Schmelztemperatur der Kunststoffe und den damit verbundenen hohen notwendigen Amplituden und andererseits an der Einschränkung der US-Schweißtechnik bezüglich niedriger Fügekräfte. Aufgrund der um Größenordnungen kleineren Fügeflächen der Mikroformteile werden sehr kleine Kräfte benötigt. Konventionelle US-Fügetechnik ist jedoch nicht in der Lage, diese kleinen Fügekräfte aufzulösen und sensitiv aufzubringen, um reproduzierbare Ergebnisse erzielen zu können. Ziel war es daher, Technologien für das US-Nieten und US-Bördeln von Mikroformteilen mit Hilfe temperierter Fügewerkzeugen (Sonotroden) zu entwickeln. Für die Mikroformteile aus Hochtemperaturkunststoffen sollte die Eignung des Verfahrens nachgewiesen werden.
Vorteile und Lösungen
Das Ultraschallnieten und -bördeln von Mikroformteilen aus Hochtemperaturkunststoffen ermöglicht eine neue Verbindungsvariante in der Mikrotechnik. Wichtige Anwendungsgebiete sind dabei im Bereich der Medizintechnik und in der Elektro- und Elektronikindustrie zu finden.
Es werden Möglichkeiten für kleinste Verbindungen aus Hochleistungskunststoffen oder technischen Kunststoffen in Kombination mit Fügepartnern aus artfremden Materialien wie Metall, Keramik oder auch Leiterplatten eröffnet. Diese sind hochqualitativ, reproduzierbar und aufgrund dieser innovativen Fügetechnologie sensitiv durchführbar.
Zielgruppe und Zielmarkt
Die Projektergebnisse der neuen innovativen Verbindungstechnologie für das US-Nieten und US-Bördeln von Mikroformteilen mit Hilfe temperierter Sonotroden sind für alle Firmen, in denen eine Verbindung von Mikroteilen aus Hochleistungskunststoffen stattfindet, von großem Interesse. Dabei lässt sich die Technologie auch für andere Kunststoffe in der Mikroverbindungstechnik einsetzen. Die Formteilhersteller sowie Firmen, die sich auf die Herstellung von Mikroformteilen mit zu befestigenden Zusatzkomponenten spezialisiert haben, können als Anwender der Projektergebnisse einen Vorteil gegenüber ihren Wettbewerbern hinsichtlich der Machbarkeit und der Qualität ihrer Produkte verbuchen.
