Duroplastgebundene spritzgegossene Dauermagnete mit definierter Magnetisierungsstruktur

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Dietmar Drummer
• Fachliche Zuordnung: Kunststofftechnik
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 448366335

Kunststoffgebundene Dauermagnete sind Verbundmaterialien, die aus einer Kunststoffmatrix mit eingebetteten hartmagnetischen Füllstoffpartikeln bestehen. In konventionellen kunststofftechni-schen Verarbeitungsprozessen, wie z. B. dem Pressen oder dem Spritzgießen können diese Compounds zu Magneten mit ausreichender mechanischer Festigkeit und Steifigkeit verarbeitet werden. Duroplastgebundene Magnete werden bislang nur im Pressverfahren verarbeitet, so dass die Geometriefreiheit sowie die Integration anderer Funktionen innerhalb des Prozesses stark eingeschränkt sind. Durch das Spritzgießverfahren duroplastgebundener Dauermagnete könnten somit komplexe Bauteile und Magnetisierungsstrukturen mit einer erhöhten Funktionsintegration hergestellt werden. Gegenüber thermoplastgebundenen Dauermagneten können zudem mit duroplastgebundenen Dauermagneten eine höhere Temperatur- und Medienbeständigkeit sowie eine verbesserte Abbildung der Polteilung auf Grund der niedrigen Viskosität ermöglicht werden.Ziel dieses Projekts ist die systematische Untersuchung der Wirkzusammenhänge aus Werkstoffzusammensetzung, Prozess und Bauteilgeometrie sowie Angusssystem auf die Füllstofforientierung und somit auf die magnetischen Eigenschaften von multipolaren duroplastgebundenen Dauermagneten. Final sollen Magnete mit definierter Magnetisierungsstruktur, komplexer und dünnwandiger Bauteilgeometrie bei gleichzeitig hoher Leistungsdichte durch die vollständige Ausschöpfung spritzgießtechnischer Möglichkeiten realisierbar werden. Im Gegensatz zu thermoplastischen Matrixsystemen erreichen duroplastische Systeme erst nach Einspritzen in die Kavität ihre geringste Viskosität, so dass hinsichtlich der Füllstofforientierung deutliche Vorteile zu erwarten sind. Die Orientierung der Partikel findet hierbei in dem Moment statt, an dem die geringsten Widerstandskräfte (niedrige Viskosität in der Kavität) vorhanden sind, so dass eine gute Abbildung des Magnetrichtfelds, auch direkt an den Werkzeugkontaktflächen, wie es z. B. für hochgenaue Sensorsysteme notwendig ist, ermöglicht werden kann. Insbesondere für Bauteile mit geringer Polbreite und hohen Anforderungen an die Genauigkeit der Polbreite, aber auch mit Anforderungen an eine hohe Peakflussdichte wäre dies von Vorteil. Zudem sollen die Anwendungsmöglichkeiten von kunststoffgebundenen Dauermagneten im Bereich von Pumpensystemen und hochgenauen Sensorsystemen mit einer hohen Temperatur- und Medienbeständigkeit erweitert werden. Dies ist auf Thermoplastbasis nur zum Teil durch PPS möglich. Im Rahmen des Vorhabens werden final Richtlinien zur Compoundzusammensetzung sowie zur Verarbeitung und Auslegung für duroplastgebundene Dauermagnete erstellt. Weiterhin werden die Einflussgrößen auf die Orientierbarkeit der hartmagnetischen Füllstoffpartikel durch eine systematische Variation vom Compoundzusammensetzung, Prozessparameter und Bauteilgeometrie und unter Berücksichtigung des Zeit-/Härtungsverhaltens des Duroplasten ermittelt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Großgeräte: Spritzgießwerkzeug
• Gerätegruppe: 2100 Gießanlagen (Spritzguß, Strangguß)