Ziel der Entwicklung
Die zunehmende Integration von elektronischen Baugruppen in modernen Geräten und Anlagen
erfordert einen wirksamen Schutz vor gegenseitiger Beeinflussung. Besonders in den Bereichen
Automobil, Schienenverkehr sowie in der Luft-und Raumfahrt sind zum Schutz
sicherheitstechnischer Komponenten gegenseitige Störungen zu vermeiden. Es sind daher
Gehäuse oder Verkleidungen einzusetzen, die durch Realisierung einer ausreichenden
elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) einen definierten Schutz vor elektromagnetischer
Strahlung gewährleisten.
Kunststoffe werden aufgrund ihrer vorteilhaften Eigenschaften vielfach als Gehäusematerialien
verwendet, bieten aber keine Abschirmwirkung gegen elektromagnetische Felder und Wellen. Eine wirksame Abschirmung wird bei Kunststoffen im Wesentlichen durch leitfähige Beschichtungen oder durch Füllstoffe erzielt. Deutlich effizientere Abschirmwirkungen können durch den Einsatz textiler Strukturen aus Metallfasern oder metallisierten Kunststofffasern erreicht werden. Solche Kunststoffbauteile werden häufig nicht als Platten, sondern mit verformter Geometrie eingesetzt.
Das Ziel des Vorhabens bestand in der Entwicklung und Untersuchung von Halbzeugen, die mit
metallisierten Kunststofffaservliesen versehen wurden und durch Thermoformen verarbeitet
werden können. Durch den Verbund mit den metallisierten Fasern ergeben sich innovative
Funktionalitäten, die einerseits eine wesentliche Gebrauchswerterhöhung des jeweiligen
Formteiles bewirken und zusätzlich eine effizientere und wirtschaftlichere Fertigung ermöglichen.
Für die Umformung mit Verstreckung der eingebetteten Vliese wurden geeignete temperierte
Umformwerkzeuge mit verschiedenen Konturhöhen für unterschiedliche Verstreckungsgrade
verwendet.
Bei der Vakuumformung konnten die Halbzeuge nur teilweise an die vorgegebene Werkzeugkontur angelegt werden. Die vergleichsweise geringe Verstreckbarkeit der Vliese beeinträchtigte die Verformung der Halbzeuge. Die besten Abtarmergebnisse werden mit einem zweiteiligen Werkzeug erzielt (Formwerkzeug mit Oberstempel), da beidseitig eine Zwangsverformung ausgeuübt wird.
Eine qualitative Bewertung des Zustandes der Vliese erfolgte durch Messung des elektrischen
Widerstandes an definierten Positionen. Dabei nahm der Widerstand mit steigender Verstreckung
durch Schädigung der Metallisierung auf der Vliesoberfläche zu.
Untersucht wurde auch die Eignung von leitfähigen Vliesen zur Aufheizung des
Halbzeugverbundes. Dabei wurden Temperaturniveaus erreicht, die zur Erweichung der
Kunststoffe führen. Die geringe Homogenität der Temperaturverteilung verringerte deutlich die
Qualität der Eigenbeheizung durch die verwendeten Vliese. Zudem ergaben sich vergleichsweise
hohe Heizzeiten.
Vorteile und Lösungen
Durch das Thermoformen von Kunststoffhalbzeugen mit integrierten metallisierten
Kunststoffvliesen können Formteile mit hoher Funktionsintegration erzeugt werden, wodurch sich neue Einsatzmöglichkeiten bei geringeren Kosten und mit erhöhtem Leichtbaupotenzial ergeben.
Zielgruppe und Zielmarkt
Durch eine Weiterentwicklung der metallisierten Vliese können die Funktionalitäten wesentlich
erweitert werden. Hierzu zählt einerseits eine höhere Verstreckung der Vliese für größere
Umformgrade. Zudem können für den Einsatz zur Wärmeerzeugung beim Thermoformprozess
deutliche Vorteile bei der Halbzeugumformung entstehen, wenn ein homogener Wärmeeintrag,
eine Verkürzung der Aufheizzeit und eine Erhöhung der Energieeffizienz erreicht werden.