Kunststofftechnik Leoben - Zweijahresbericht 2015 - 2016

AUF EINEN BLICK
• Partner: STRATEC Biomedical AG
Ansprechpartner:
Assoz.Prof. Dr. Thomas Lucyshyn
thomas.lucyshyn@unileoben.ac.at
+43 3842 402 3510
Neues Spritzgießwerkzeug für die Messung von Entformungskräften
New injection mold for the measurement of demolding forces
Mikrostrukturierte Kunststoff-Bauteile, die im Spritzgussverfahren
hergestellt werden, finden immer häufiger Verwendung,
insbesondere in der Medizintechnik bzw. in
den sogenannten „Life Sciences“. Bei der Herstellung dieser Präzisionsteile
sind einige Herausforderungen zu bewältigen: von der
vollständigen Füllung der Mikrokanäle bis hin zum Entformungsvorgang,
der in vielen Fällen darüber entscheidet, ob ein Bauteil
fehlerfrei produziert werden kann oder nicht.
Der Entformungsvorgang wird von einem komplexen Zusammenspiel
verschiedener Einflussparameter bestimmt. Im Rahmen einer
Kooperation mit STRATEC Biomedical AG (ehemals Sony DADC BioSciences
GmbH) in Salzburg wurde am Lehrstuhl für Kunststoffverarbeitung
ein neues, instrumentiertes Spritzgießwerkzeug entwickelt,
mit dem es möglich ist, diese Einflüsse systematisch und
unter realen Prozessbedingungen zu untersuchen sowie quantitativ
zu bewerten. Es wurden damit bereits grundlegende Untersuchungen
zum Entformungsverhalten durchgeführt und die folgenden
vier wesentlichen Faktoren systematisch analysiert: das
Polymer, das Design der Mikrostrukturen, das Werkzeug sowie der
Spritzgießprozess.
Die durchgeführten Analysen zeigten deutlich auf, dass aufgrund
der komplexen Zusammenhänge und Interaktionen jede Konstellation
aus Polymer - Struktur - Werkzeug - Prozess individuell betrachtet
werden muss. Bisher konnten nur wenige allgemeingültige
Regeln für das Entformungsverhalten aufgestellt werden;
umso wichtiger ist es daher, messtechnisch und mit vertretbarem
Aufwand Informationen über die Entformbarkeit des geplanten
Bauteils zu erhalten. Mit dem vorgestellten Werkzeug ist es nun
möglich, die Zusammenhänge zwischen den oben genannten Einflussfaktoren
quantitativ zu erfassen.
Einsatzmöglichkeiten für dieses anwendungsnahe Messsystem
sind z. B. die gezielte Verbesserung der Entformungseigenschaften
von Polymeren, die Untersuchung der Wirkung von Additiven
zur Verbesserung der Entformung, die Entwicklung von dehäsiven
Werkzeug-Beschichtungen, Verbesserung des Designs von Bauteilen
oder die Optimierung von Mikro- und Nanostrukturen.
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Microstructured injection molded plastic parts find more
and more applications, especially in medical engineering
and life sciences. During the production of these
precision parts, several challenges have to be tackled from the
complete filling of the micro-channels to the demolding step,
which in many cases can be the deciding factor, if a part can be
produced without errors or not.
The demolding step is influenced by a complex interaction of different
influencing parameters. In the framework of a cooperation
with STRATEC Biomedical AG (former Sony DADC BioSciences
GmbH) in Salzburg a new instrumented injection mold was developed
at the Chair of Polymer Processing, which enables the systematic
investigation of these influencing factors under real process
conditions as well as a quantitative evaluation. With this
mold fundamental research on the demolding behavior was performed.
Four key parameters, which influence the demolding step,
were systematically investigated: the polymer, the design of the
microstructures, the mold as well as the injection molding process.
The investigations showed clearly that due to the complex interrelation
and interaction each constellation of polymer -
structure - mold - process has to be examined individually. All
the more it is important to have the possibility to obtain information
on the demolding behavior of a planned product with
an acceptable measurement effort. With the presented mold it
is possible to quantitatively determine the relation between the
different influencing factors.
Potential applications for this process near measurement system
are for example the targeted improvement of the demolding
properties of polymers, the investigation of the effect of additives
for an improved demolding step, the development of dehesive
mold coatings, improvement of product design or optimization
of micro- and nano-structures.