Sensormodule für die optimierte Herstellung von naturfaserverstärkten Kunststoffen im Spritzguss

Holzfaserverstärktes Spritzgussteil in Kontakt mit Sensormodul.
© Fraunhofer IST, Falko Oldenburg
Holzfaserverstärktes Spritzgussteil in Kontakt mit Sensormodul.

Herausforderung 

Die zunehmende Nutzung von modifizierten (hier naturfaserverstärkten) Kunststoffen verursacht einen erhöhten Verschleiß an den Werkzeugen im Spritzguss. Zusätzlich sollte der Prozess mit den neuartigen Kompositmaterialien anhand von multisensorischen Schichtsystemen mit piezoresistiver und thermoresistiver Sensorik untersucht werden.

Lösung 

Am Fraunhofer IST wurde auf Stahleinsätzen, die leicht in das Werkzeug integriert werden können, ein multifunktionales Schichtsystem abgeschieden. Die Grundschicht besteht aus der piezoresistiven und verschleißbeständigen DiaForce®-Schicht. Darauf werden einzelne Elektrodenstrukturen aus Chrom strukturiert. Es folgen zwei elektrische Isolationsschichten aus Aluminiumoxid bzw. SICON®, zwischen denen sowohl die Leiterbahnen von den Elektroden als auch ein Temperatursensor in Mäandergeometrie aus Chrom gefertigt werden. Das gesamte Schichtsystem weist eine Dicke von etwa 10 µm auf.

Mehrwert 

An der Tomáš-Baťa-Universität wurden die beschichteten Einsätze in eine Spritzgussanlage eingebaut und mit unterschiedlichen naturfaserverstärkten Kunststoffen getestet. Anhand der Sensorsignale konnte bereits während des Spritzgussprozesses erkannt werden, ob ein Gutteil gefertigt wurde. Die Dünnschichtsensorik wurde in mehr als 500 Spritzgussprozessen eingesetzt, ohne dabei zu verschleißen.

Weitere Informationen

Publikation

Biehl, Saskia et al.

Sensormodule für die optimierte Herstellung von naturfaserverstärkten Kunststoffen im Spritzguss. Smarte Strukturen und Systeme.

In: Tagungsband des 4SMARTS-Symposiums, 22.-23. Mai 2019, Darmstadt, 978–3-8440–6425-4 (ISBN)

 

Förderhinweis

Das IGF-Vorhaben 163 EBG der Forschungsvereinigung Forschungsgesellschaft Kunststoffe e.V. FGK wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Bundesministerium für Wirtschaft und Energie