Duroplast-Spritzgusswerkzeug

Umspritzen von Leiterplatten

Duroplaste sind das richtige Material für „Härtefälle“* – insbesondere bei der Umspritzung von elektronischen Bauteilen. Für einen solchen Fall haben wir das passende Spritzguss-Werkzeug entworfen und gebaut: In einer partnerschaftlichen Initiative wurde erfolgreich ein Gemeinschaftsprojekt umgesetzt, bei dem eine Leiterplatte umspritzt wird.

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Gratfreies Duroplast-Werkzeug

Die Verarbeitung eines Duroplasts stellt auch Anforderungen an die Werkzeugtechnik: So muss das Werkzeug im Gegensatz zum klassischen Spritzguss deutlich heißer betrieben werden, um den Kunststoff in der Form reagieren zu lassen. Hinzu kommt, dass das Material extrem leicht Grate bildet und dass das Werkzeug entsprechend sehr genau angefertigt sowie tuschiert werden muss.

Damit dieser Prozess gelingen kann, fertigte Hofmann für das Gemeinschaftsprojekt unter besonderer Berücksichtigung dieser Punkte ein entsprechendes Werkzeug an. Das Resultat: Ein gratfreies Endprodukt!

In dem vollautomatisierten Herstellungs-Prozess werden die Leiterplatten mit Hilfe von Plasma gereinigt und vorbehandelt, um die Haftung zwischen Duroplast und Leiterplatte zu gewährleisten. Ein Roboter legt die gereinigte Leiterplatte in unser Werkzeug ein, unser Werkzeug positioniert die Leiterplatte zusammen mit dem Handling. Mit der Arburg Allrounder wird in unserem Werkzeug die Platine umspritzt und somit für eine spätere Anwendung geschützt.

Vorteile von Duroplasten

1. Hohe mechanische Festigkeit: Duroplaste weisen im Allgemeinen eine ausgezeichnete mechanische Festigkeit auf, was sie für Anwendungen geeignet macht, die Festigkeit und Stabilität erfordern.
2. Hohe Temperaturbeständigkeit: Das Material ist in der Regel hitzebeständig und kann höheren Temperaturen standhalten, ohne zu schmelzen oder zu verformen.
3. Gute chemische Beständigkeit: Duroplaste sind gegenüber vielen chemischen Substanzen resistent, was sie für den Einsatz in Umgebungen mit aggressiven Chemikalien geeignet macht.
4. Elektrische Isolationseigenschaften: Sie haben oft gute elektrische Isolationseigenschaften und werden daher in elektrischen Anwendungen eingesetzt.
5. Geringe Feuchtigkeitsaufnahme: Sie nehmen generell wenig Feuchtigkeit auf, was sie für Anwendungen in feuchten Umgebungen geeignet macht.

Das Material wird unter anderem für die Automobil– und Elektroindustrie, Luftfahrt, Haushaltgeräte und Sportartikel genutzt.

Elektrische Bauteile und Duroplast

Die Umspritzung von elektrischen Bauteilen mit Duroplast im Spritzgusswerkzeug bietet neben den Vorteilen des Endprodukts auch Vorteile im Hinblick auf den Spritzguss-Prozess selbst:

1. Reduzierung von Montage- und Verbindungsaufwand: Durch die Umspritzung von elektrischen Bauteilen im Spritzgusswerkzeug können mehrere separate Teile oder Verbindungselemente vermieden werden. Dies vereinfacht die Montage und reduziert die Anzahl der benötigten Verbindungspunkte, was Zeit und Kosten spart.
2. Kostenreduktion: Da die Umspritzungstechnik oft in einem einzigen Schritt durchgeführt werden kann, anstatt mehrere Teile zu fertigen und später zusammenzusetzen, ergeben sich Kosteneinsparungen in Bezug auf Arbeitskosten und Materialverbrauch.
3. Verbesserte Konsistenz und Qualität: Die Umspritzung ermöglicht eine bessere Kontrolle über den Prozess, da er in einer geschlossenen Umgebung stattfindet. Dies führt zu einer höheren Konsistenz und Qualität der umspritzten Bauteile.
4. Kürzere Produktionszyklen: Die Umspritzung in einem Spritzgusswerkzeug kann die Produktionszyklen verkürzen, da sie eine effiziente Methode zur Herstellung elektrischer Bauteile in Serie darstellt.
5. Einfache Integration in die Massenproduktion: Die Umspritzung von elektrischen Bauteilen im Spritzgusswerkzeug ist gut geeignet, um in Massenproduktionsprozesse integriert zu werden. Dies ist insbesondere in Branchen wie der Automobil- und Elektronikindustrie von Vorteil.
6. Abfallreduktion: Da die Bauteile ohne separate Gehäuse oder Montageprozesse direkt im Werkzeug umspritzt werden, entsteht weniger Abfall in Form von Ausschuss oder Abfallmaterial.
7. Reduzierung von Störungen durch äußere Einflüsse: Die Umspritzung kann dazu beitragen, elektrische Bauteile vor äußeren Einflüssen wie Vibrationen, Feuchtigkeit und Staub zu schützen, was die Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Bauteile erhöht.
8. Designfreiheit: Die Umspritzung ermöglicht eine größere Designfreiheit, da die Bauteile direkt in die gewünschte Form gebracht werden können. Dies erleichtert die Integration von elektrischen Bauteilen in komplexe Baugruppen und Geräte.

Besonderheiten bei Duroplast-Werkzeugen

Unsere erfahrenen Konstrukteure und Werkzeugbauer wissen, worauf es bei dieser Art von Werkzeug ankommt. Damit das Projekt-Werkzeug die bestmögliche Qualität erreicht, wurden wie bei jedem anderen Duroplast-Projekt auf folgende Punkte besonderes Augenmerk gelegt:

1. Hohe Temperaturbeständigkeit: Bei der Konstruktion des Spritzguss-Werkzeugs für Duroplasten muss darauf geachtet werden, dass die Werkzeugkomponenten aus hochtemperaturbeständigen Materialien bestehen, die den hohen Aushärtungstemperaturen des Materials standhalten können. Dies erfordert die Verwendung von Werkzeugstählen oder Legierungen, die bei hohen Temperaturen ihre Festigkeit und Formstabilität beibehalten. Mit 65 Jahren Erfahrung im Werkzeug, weiß Hofmann – Ihr Impulsgeber genau, welche Materialien perfekt geeignet sind.
2. Formgenauigkeit: Präzision ist entscheidend. Die Werkzeuggeometrie muss sorgfältig konstruiert werden, um die gewünschten Formen und Abmessungen des Endprodukts zu gewährleisten. Dies erfordert eine genaue Dimensionierung und eine hohe Oberflächenqualität der Werkzeugkavitäten. Durch unsere automatisierten Fertigungslinien können wir diese Anforderungen bestens erfüllen.
3. Druck- und Hitzebeständigkeit: Die Werkzeugkomponenten müssen so gestaltet sein, dass sie den hohen Drücken und Temperaturen beim Einspritzprozess standhalten. Dies erfordert die Verwendung von Werkzeugstählen und -legierungen, die sowohl hitzebeständig als auch verschleißfest sind. Zudem müssen die Werkzeuge über eine effiziente Kühlung verfügen, um die Temperaturen während des Spritzgusses zu kontrollieren. Mit ausführlichen Simulationen vor der Herstellung des Werkzeugs ermitteln wir die beste Kühlung auch für Ihr Werkzeug.
4. Hohe Verschleißfestigkeit: Aufgrund der abrasiven Natur von Duroplasten ist eine spezielle Oberflächenbehandlung oder Beschichtung der Werkzeugoberflächen erforderlich, um den Verschleiß zu minimieren. Dies kann beispielsweise durch Nitrieren, Härten oder die Verwendung von Verschleißschutzbeschichtungen erreicht werden. Auch hier wissen wir auf Grund unserer Erfahrung, welche Option für Ihr Projekt die beste Lösung ist.

Beteiligte Projektpartner