Spritzgießen von Kunststoffen mithilfe von Ultraschall
Die meisten Menschen kennen das Prinzip des Ultraschalls (Schallwellen, die vom menschlichen Gehör nicht erfasst werden können), das im Krankenhaus verwendet wird, um Bilder von Föten zu erzeugen. Diese Technik hat viele andere Anwendungen, beispielsweise beim Schweißen und beim Spritzgießen von Kunststoff, da mithilfe von Ultraschall die Erzeugung von Hitze möglich ist. Das SONOPLAST-Projekt ("New Process and Machinery for Microparts Moulding based on Ultrasound Excitation") ist ein EU-finanziertes Projekt, das an einem revolutionären Konzept für die Plastifizierung und das Spritzgießen von sehr kleinen Kunststoffteilen arbeitet. Das Konzept basiert auf der Verwendung von Ultraschalltechnologien, um flexibel, zuverlässig und kosteneffizient auf die Anforderungen der Lieferanten bezüglich der Herstellung von komplexen Bauteilen reagieren zu können. Das Projekt entwickelt genauer gesagt die erste ultraschallbasierte Spritzgussmaschine für die Herstellung von sehr kleinen Kunststoffbauteilen. Die Entwicklung dieser Maschine erfordert ein neues Konzept des Spritzguss- und Zuführungssystems für Kunststoff, um den Anforderungen des Ultraschalls und den mechanischen Eigenschaften gerecht zu werden. SONOPLAST arbeitet daher unter anderem an der Konstruktion dieser Maschine, am Formbau und am Spritzgießen. Vorherige Versuche haben bereits bestätigt, dass es möglich ist, kleine Aushöhlungen in einer Form unter Verwendung von Ultraschalltechniken mit Kunststoff auszufüllen. Die Vorrichtung liefert die für das Schmelzen der Polymere erforderliche Wärme und erzeugt gleichzeitig den nötigen Fülldruck. Der Vorgang dauert nur einige zehntel Sekunden. Die vom Ultraschall erzeugte Energie ermöglicht zudem das Füllen der Form mit deutlich geringerem Druck im Vergleich zur momentan verwendeten Vorgehensweise. Durch diese neue Technik wird zudem die Plastifizierungseinheit überflüssig, die bei der herkömmlichen Kunststoffherstellung allgemein Einsatz findet. Alle diese Vorteile tragen dazu bei, die Kosten zu reduzieren und die Effizienz während der Herstellung zu erhöhen. Während des Projekts galt es, mehrere Herausforderungen zu überwinden. Es wurde untersucht, wie der Ultraschall die Schmelzeigenschaften beeinflusst, zudem erfolgte eine Analyse, wie diesbezüglich die besten Ergebnisse erzielt werden können. Darüber hinaus wurden alle Details für die Entwicklung eines mechanischen Konzepts und neuer Gussverfahren für die Ultraschall-Spritzgussmaschine ausgearbeitet. Während des SONOPLAST-Projekts erfolgte zudem die Entwicklung einer neuen Zuführung sowie einer neuen Verfahrenssteuerung. Hierzu gehört auch die Implementierung eines Sensorsystems zur Sicherstellung der Zuverlässigkeit des Verfahrens. Ebenfalls erfolgte die Analyse und Integration verschiedener Automatisierungstechniken, wodurch die Ausrüstung so effizient wie möglich gestaltet wurde. Zusammengefasst lässt sich sagen, dass das ursprüngliche Ziel des SONOPLAST-Projekts (die Entwicklung der ersten Ultraschall-Spritzgussmaschine für die Herstellung von kleinsten Kunststoffbauteilen) erreicht werden konnte. Diese neue Technik positioniert Europa als führende Kraft bei der Herstellung von kleinen Kunststoffbauteilen, was einen positiven Einfluss auf unzählige Anwendungen haben wird.
