KUZ: Forum Mikrospritzgießen - „Von der Idee zum realen Formteil“

„Forum Mikrospritzgießen“ Workshop im MiKA-Technikum

Unter dem Motto "Von der Idee zum realen Formteil" fand am 24.11.2016 im Kunststoff-Zentrum in Leipzig (KUZ) der Auftakt zur neuen Tagungsreihe "Forum Mikrospritzgießen" statt. In acht Vorträgen und zwei Workshops im Technikum wurden Anforderungen an das Formteildesign mit angepasstem Formteil-Anguss-Verhältnis, die Auswahl der geeigneten Maschinentechnik und die erforderliche Produktionsumgebung für die Fertigung erörtert. Damit sollte ein umfassender Überblick über die Möglichkeiten der Mikroformteilfertigung in Kunststoff entlang der gesamten Wertschöpfungskette gegeben werden.

Formteilentwicklung / Formteildesign
Einen Überblick über die verschiedenen Anwendungsgebiete der Produkte der Fa. Biotronik und deren Erfahrungen bei der Formteilentwicklung gaben Dr. Frank Klein und Dominik Zimpel. Dabei wurde am Beispiel einer Herzschrittmacherelektrode demonstriert, welche Komponenten verbaut werden und welche wesentlichen Verfahren zu deren Herstellung erforderlich sind. Hauptaugenmerk wurde dabei auf die Anwendung des Mikrospritzgießens für die Fertigung der benötigten Mikroformteile gelegt.

Weitere Aspekte der Formteilentwicklung wurden hinsichtlich der Prüfung der Füllbarkeit von Mikrokavitäten in einem Überblicksvortrag zur Füllsimulation beim Mikrospritzgießen durch Dr. Gábor Jüttner (KUZ) erörtert. Im Vortrag wurden nach einer kurzen Zusammenfassung der Besonderheiten der Mikro-Füllsimulation in der Praxis bewährte Vorgehensweisen gezeigt und die verallgemeinerbaren Erkenntnisse anhand von Fallbeispielen herausgearbeitet.

Werkzeugtechnik für das Mikrospritzgießen
Der Werkzeug- und Formenbau besitzt eine Schlüsselposition bei der Umsetzung von Entwicklungsprojekten in die letztendliche Fertigung. Dies trifft umso mehr für den Bereich Mikrospritzguss zu. Thomas Härtel von der Wesko GmbH gab einen Einblick in die Besonderheiten des Mikroformenbaus hinsichtlich der möglichen Ausführungsvarianten und von eigens entwickelten Sonderbauteilen, wie z.B. einem kleinen Klinkenzug, welche in der erforderlichen Größenordnung als standardisierte Normteile auf dem Markt nicht verfügbar sind.

Ingolf Reischel von der Jenoptik Polymer Systems GmbH stellte Möglichkeiten der Herstellung mikrooptischer Hochglanzflächen im Werkzeug vor. Durch die Nutzung verschiedener Methoden der UPM-Bearbeitung sind Formeinsätze mit Freiform-, asphärischen, zylindrischen und optischen Gitterkonturen im Mikro- und Nanometerbereich herstellbar. Der Vortrag zeigte Beispiele für die UPM-Bearbeitung auf Basis der Diamantdrehtechnologie mit zwei Achsen, mit Fly Cutting und mit Slow Tool Servo, mit dem Fokus auf die Herstellung der Formeinsätze selbst als auch deren Optimierung für einen stabilen und hochgenauen Spritzgießprozess.

Geeignete Maschinentechnik und Reinraumaspekte
Unter dem Begriff Mikrospritzgießen werden sehr unterschiedliche Fertigungsaufgaben verstanden. So kann sich der Schussgewichtsbereich über mehrere Dekaden erstrecken. Auch die Strukturierung, Komplexität, Losgröße u.a. variieren stark. Dr. Gábor Jüttner nannte grundlegende Aspekte der Maschinenauswahl für den Mikrospritzguss und veranschaulichte dies an einem praktischen Anwendungsbeispiel einer kleinen Baugruppe für eine medizintechnische Anwendung.

Wichtig für die Betrachtung des Gesamtprozesses ist auch die Berücksichtigung von erforderlicher peripherer Technik und Anlagen zur Sicherung der Formteilqualität. Ein wichtiger Aspekt bei der Herstellung von medizinischen Produkten aus Kunststoff ist die Absicherung der Sauberkeit der Produkte. Martin Jungbluth der Max Petek Reinraumtechnik gab dazu Auskunft über die Grundlagen der Reinraumtechnik vom prinzipiellen Aufbau, dem Funktionsprinzip, den Reinraumklassen und den entsprechenden Vorschriften, bis hin zur Qualifizierung.

Konsequente Betrachtung des Fertigungsprozesses – Sonderverfahren
Mit der Betonung auf die gesamtheitliche Betrachtung des Mikrospritzgießprozesses wurden die Ausführungen von Roland Pirsic von der Starlim Spritzguss GmbH begonnen. Dabei sollte die Betrachtung von Werkzeug, Prozess und Handling im Vordergrund stehen. Denn eine Einzelbetrachtung kann eine erfolgreiche Projektabwicklung verhindern. Praxisnahe Beispiele aus dem Bereich Silikon-Mikrospritzguss in 1K und 2K wurden dieser Betrachtungsweise unterzogen und vorgestellt.

In einem Übersichtbeitrag stellte Steffen Jacob (KUZ) einige Sonderverfahren für die Fertigung von Mikroformteilen vor. Dabei wurden Verfahren mit untypischen Verarbeitungswerkstoffen, wie das LSR-, MIM-, und CIM-Spritzgießen für den Mikrobereich und auch Kombinationsverfahren in 2K auch in Kombination der vorgenannten Verarbeitungswerkstoffe, kurz erläutert. Weitere mögliche Sonderverfahren, wie die Hybridfertigung und das Mikrospritzprägen, komplettierten die Ausführungen.

Mikroformteilprüfung
In einem kurzen Vortrag wurde von Dr. Gábor Jüttner ein Überblick zu möglichen Messverfahren für Mikroformteile und Mikrostrukturen gegeben und dabei praktische Aspekte angesprochen. Innerhalb eines praktischen Workshops an Meß- und Prüfgeräten der Fa. Keyence und an einem Rasterelektronenmikroskop des KUZ konnten reelle Formteile anschaulich vermessen werden und damit ein Ausblick auf die Leistungsfähigkeit der heute verfügbaren Messtechnik gegeben werden.

Nach der Hälfte der Vortragszeit konnten sich die Teilnehmer live im Technikum des Applikationszentrums für Mikrokunststofftechnologien (MiKA) des KUZ von den Möglichkeiten des Mikrospritzgießens überzeugen und einige Aspekte der Vortragsreihe an ausgewählten Beispielen direkt auf der Maschinentechnik ansehen. Dabei gab es auch Gelegenheit zur intensiven Kommunikation mit den Fachleuten.

Weitere Informationen: www.kuz-leipzig.de

Kunststoff-Zentrum in Leipzig gGmbH, Leipzig

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