Werkzeuge, Prozesse und Prototypen für die Kunststoffumformung

Die Umformung von Kunststoff zielt in der Regel auf die Vervielfältigung großer Stückzahlen, beispielsweise in der optischen Industrie, für Beleuchtungen und Displays oder für diagnostische oder therapeutische Werkzeuge der Medizintechnik. Diese Anwendungen erfordern eine Massenherstellung kostengünstiger Komponenten, die in hoher Präzision hergestellt werden. Mit diesem Ziel erforscht und entwickelt das Fraunhofer IPT seit vielen Jahren unterschiedliche Replikationsverfahren für Kunststoffmaterialien.

Werkzeugeinsatz, Formgenauigkeit und Oberflächengüte bestimmen die Bauteilqualität

Drei Einflussfaktoren bestimmen die Qualität der replizierten Bauteile in starkem Maße: die Güte des Replikationswerkzeugs, die mikroskopische und makroskopische Formgenauigkeit sowie die Oberfläche. Eine zentrale Frage ist dabei stets, wie genau und reproduzierbar die gewünschte Sollkontur hergestellt werden kann. Die Herstellungskosten des Werkzeugs bestimmen hier zumeist die Grenze.

Spritzguss oder Rolle-zu-Rolle: vom Werkzeugbau bis zur Kleinserie

Je nach Anwendung können verschiedene Herstellungsverfahren zum Einsatz kommen. Das Fraunhofer IPT arbeitet sowohl an klassischen Spritzguss- und Heißprägeverfahren als auch an Rolle-zu-Rolle-Verfahren wie R2R-NIL und R2R-Hot-NIL für die Folienherstellung. Für das Spritzgießen entwickeln wir ganze Werkzeuge und Formeinsätze und erproben neue Fertigungsansätze für die Kleinserie. Um Zentrierungsfehler, vor allem bei optischen Komponenten aus Kunststoff, zu vermeiden, erarbeiten wir Konzepte zur Verbesserung der Positioniergenauigkeit beim mehrschrittigen Heißprägen und sorgen für für einen gleichmäßigen Andruck an die Oberfläche.

Für die R2R-Verfahren, mit denen sich großflächige Kunststoff-Folien mit vielfältig funktionalisierten Strukturen herstellen lassen, fertigen wir Walzen und Prägeplatten, die auf unseren hauseigenen Anlagen im Kundenauftrag getestet werden. Für beide Verfahren erforschen wir laufend fertigungsgerechte und produktionsoptimierte Werkzeugkonzepte und Fertigungsrouten. So ermöglichen wir es unseren Partnern, neue Fertigungsansätze zu erproben und erleichtern ihnen den Einstieg in neue Technologien.