Prozess-Struktur-Eigenschafts-Beziehungen hybrider Polymer-Metall-Verbundstrukturen aus dem Spritzgießprozess

Die Kombination von Metall- und Kunststoffteilen in Form von Hybridbauteilen etabliert sich zunehmend im Bereich des Leichtbaus. Die Verbindung der Komponenten erfolgt durch einen zusätzlichen Prozessschritt vorwiegend nach der Herstellung der Einzelzeile. Ziel ist es daher, einen einstufigen Prozess zu realisieren, welcher großserienfähig ist und reproduzierbare Eigenschaften ermöglicht. Kunststoffteile werden industriell im Spritzgussverfahren produziert, daher eignet sich dieses Verfahren für die Umsetzung eines Spritzguss-Hybridkonzeptes. Beeinflusst werden die resultierenden Verbundeigenschaften maßgeblich von den Herstellungsparametern. Im Rahmen dieser Arbeit wurden zunächst geeignete Metall-Kunststoff-Kombinationen, Haftvermittler und Spritzgusswerkzeuge für die Herstellung von Hybriden im Spritzgussprozess ermittelt. Zur Festlegung der technischen Prozessgrenzen wurden die Materialien in mehreren Versuchsreihen mit unterschiedlichen Herstellungsparametern hergestellt. Die Grenzflächen der Hybride wurden anschließend mit mechanischen Prüfverfahren untersucht und mit optischen Verfahren wie der Mikroskopie analysiert. Die ermittelten Verbundfestigkeiten besaßen große Streubereiche, aber dennoch konnte eine Verbesserung der Haftung bei einer Steigerung der Temperatur- und Druckparameter festgestellt werden.

The combination of metal and plastic parts in form of hybrid components is increasingly establishing itself in the area of lightweight construction. The components are connected by an additional process step after the production of the single parts. The target is to implement a single-stage process which can be mass produced and enables reproducible properties. Plastic parts are produced industrially by injection moulding, which is why this process is ideal for implementing of an injection moulding hybrid concept. The resulting composite properties are significantly influenced by the manufacturing parameters. In this work, suitable metal-plastic combinations, adhesion promoters and injection moulding tools for the production of hybrids in the injection moulding process were first identified. To define the technical process limits, the materials were produced in several test series with different manufacturing parameters. The interfaces of the hybrids were tested with mechanical test methods and analysed with optical methods such as microscopy. The resulting composite strengths had large scatter ranges but an improvement of the adhesion was observed with an increase in temperature and pressure parameters.