Mikrostrukturierte Formteile auf Basis thermoplastischer Folien

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Dietmar Drummer, seit 2/2016
• Fachliche Zuordnung: Kunststofftechnik
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 242296869

Das Mikro-Thermoformen stellt ein kostengünstiges Verfahren zur Herstellung dünnwandiger Mikrostrukturteile mit hohen Aspektverhältnissen zumeist für Medizintechnikanwendungen dar. Hierbei wird eine Folie zwischen einem mit Mikrokavitäten ausgerüsteten Werkzeug und einer Gegenform platziert, der Umformbereich evakuiert und die Folie auf Umformtemperatur beheizt. Anschließend erfolgt der Umformprozess der Folie in der Regel auf einer Presse oder einer Heißprägemaschine durch Gasdruck. Nach dem folgenden Abkühlvorgang, unter dem weiterhin Gasdruck anliegt, wird die umgeformte Folie entformt. Die Integration des Mikro-Thermoformens thermoplastischer Folien in den Spritzgießprozess stellt ein vollkommen neues Verfahren dar, welches neben der üblichen Gasdruckumformung eine Umformung via Schmelzedruck gestattet sowie die Realisierung multifunktionaler Mikrostrukturteile durch die Möglichkeit der Anbindung zusätzlicher Funktionselemente an die mikro-thermogeformte Folie in einem Prozess erlaubt. Kernziel des vorliegenden Vorhabens ist die Erforschung der verarbeitungsbedingten Eigenschaften von Mikrostrukturteilen, die durch in den Spritzgießprozess integriertes, variothermes Mikro-Thermoformen thermoplastischer Folien gefertigt werden. Der Umformvorgang soll sowohl durch Gasdruck als auch durch Schmelzedruck ermöglicht werden, was die Bereitstellung und den Einsatz der neuartigen Prozesstechnik in Form einer erweiterten Spritzgieß-Maschinentechnik sowie einer neuartigen Werkzeugtechnik zugrunde legt. Vorteilhaft stellt sich dabei vor allem die Serienreife der Prozesstechnik des variothermen Mikro-Spritzgießens dar, wobei die Kombination mit dem Mikro-Thermoformprozess als vollkommen neu gilt. Durch das Vorhaben soll dem Anwender einerseits eine neuartige Prozessstrategie zur Herstellung von Mikrostrukturteilen mit durch andere Verfahren bislang nicht realisierbaren multifunktionalen Eigenschaften, z.B. zum Bauteilhandling und zur Bauteilmontage, bereitgestellt werden, andererseits sollen tiefgehende Erkenntnisse zur Korrelation des neuartigen Prozesses und der Eigenschaften von Mikrostrukturteilen zur Bauteiloptimierung unter Berücksichtigung eines wirtschaftlichen Prozesses gewonnen werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Großgeräte: Mikrothermoform-Spritzgießwerkzeug
• Gerätegruppe: 2210 Kunststoffpressen und -spritzgußgeräte
• Ehemalige Antragstellerin: Dr.-Ing. Ariane Jungmeier, bis 2/2016