Entdeckung beim Verbund

Die Anwendungsforscher der BASF in Ludwigshafen haben eine neue, hoch effiziente Methode entwickelt, um Kunststoffe und Metall zu einem Hybridbauteil zu verbinden.

Bei dem mechanischen Fügeverfahren werden mit Hilfe eines Stempels sogenannte „Kragen“ in ein Metallblech eingedrückt. Durch ihre spezielle Form sorgen diese Kragen im fertigen Bauteil für einen festen Verbund mit dem Kunststoff. In einem zweiten Schritt werden die Kragen des Metallteils in den Kunststoff hinein gedrückt – dies kann in einer konventionellen Presse stattfinden. Die BASF-Anwendungsforscher haben das Verfahren folgerichtig Kragenfügen (engl. collar joining) genannt. Es erfordert keine erhöhte Temperatur und funktioniert bei verstärkten ebenso wie bei unverstärkten Kunststoffen.

Das Kragenfügen gehört zur Familie der PMA-Verfahren (post moulding assembly): es findet also nach dem Spritzgießprozess statt und hat gegenüber dem Fügen direkt im Spritzgießprozess (IMA: in-mould assembly ) zahlreiche Vorteile. Der Konstrukteur ist freier in der Gestaltung der Kunststoff-Komponente und kann so auch bei hoch beanspruchten Konstruktionen den Werkstoff optimal ausnutzen. Dies bedeutet, dass diese Hybridbauteile bei gleichen Eigenschaften kleiner und leichter werden. Im Vergleich zum IMA wird sich das Bauteil weniger verziehen. Darüber hinaus können einfachere Werkzeuge benutzt werden und auch die Zykluszeit fällt kürzer aus als beim IMA.

„Diese Verbindungstechnik ist einfach, zuverlässig und preiswert“, so Dr. Ulrich Endemann, Leiter der Anwendungsforschung Hybridbauteile und einer der Erfinder des Verfahrens. „Selbst wenn man die Investition in eine Presse oder in einen Roboter einrechnet, fällt das Kragenfügen bei großer Stückzahl kostengünstiger aus als herkömmliche Verbindungstechniken.“

Die Kunst bei der Herstellung einer Kunststoff-Metall-Hybridstruktur besteht darin, die beiden Werkstoffe so zu verbinden, dass sich ihre Vorteile ergänzen. Der Verbund erreicht dann technische aber auch wirtschaftliche Eigenschaften, die der einzelne Werkstoff nicht bieten kann. Hybridbauteile sind daher dabei, sich in vielen Bereichen, vor allem im Automobilbau, durchzusetzen.