Spritzgegossene,tragende Kunststoff-Metall-Hybridstrukturen

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Gaoming Zhao

Kurzfassung

Bei tragenden, multifunktionalen Kunststoff-Metall-Hybridstrukturen werden im Gegensatz zu der Insert- und Outserttechnik die beiden Werkstoffe in zusammenhängender Form mit unterschiedlichen Funktionsmerkmalen integriert gestaltet. Durch das Umspritzen mit Kunststoff werden Blechstrukturen versteift, geometrisch stabilisiert, im Arbeitsaufnahmevermögen verbessert und um zusätzliche Funktionen wie Einschraubdome, Schnappverbindungen und Führungselemente erweitert.
Die Konstruktionsmöglichkeiten, die Einflussfaktoren und die spezifischen Probleme bei der Herstellung von Hybridstrukturen wurden untersucht. Sowohl die formschlüssige Verbindung als auch die Haftung zwischen Metall und Kunststoff wurden hinsichtlich der Kraftübertragung analysiert. Änderungen der Bauteilgeometrie und der Eigenschaften wurden in Abhängigkeit von den Fertigungsparametern und von den Prüfbedingungen ermittelt. Die Belastbarkeit einer Hybridstruktur wird überwiegend durch die Konstruktion, die Materialeigenschaften und die Kraftübertragung zwischen beiden Komponeneten bestimmt. Die Gestaltung der Kunststoffrippen und die Ausrichtung der Hybridstruktur müssen je nach Belastungsfall angepasst werden. Gute mechanische Eigenschaften werden erreicht, wenn eine Haftung beim Umspritzen erzielt wird. Die Fertigungsparameter beeinflussen ebenfalls signifikant die Eigenschaften der Hybridstrukturen. Beim Einsatz unter thermischer Wechselbelastung ist nicht die Schwingung, sondern die Differenz der Wärmeausdehnungskoeffizienten für Eigenspannungen und die Maßhaltigkeit entscheidend. Trotzdem sind Hybridstrukturen unter wechselnden Wärmespannungen einsetzbar. Dem Anwender wird somit die Hybridtechnik mit umfangreichen Kenntnissen an die Hand gegeben.

Abstract

With carrying, multi-functional plastic metal hybrid structures unlike to the insert and outsert technique the two materials are arranged in a coherent form, whereby different functions are integrated. By injection molding the plastic onto the metal the sheet metal structures are reinforced, geometrically stabilized, improved in their energy absorption ability and extended by additional functions such as screw holes, snap connections and guiding devices.
Construction possibilities, influencing factors and specific problems with the production of hybrid structures were examined. Both the geometric connection and the adhesion between metal and plastic were analyzed regarding to force transmission. Changes of geometry of the hybrid structures and characteristics were determined as functions of the processing parameters and the testing conditions. The loadability of a hybrid structure is predominatly by the construction, material properties and the force transmission between both components. The organization of the plastic ribs and the adjustment of the hybrid structure must be determined depending upon case of the load. Good mechanical characteristics are achieved, if the adhesion between the sheet metal and the plastic injection molded onto is enabled. The processing parameters significantly influence the characteristics of the hybrid structures. Under thermal alternative loading shrinkage is not crucial for the thermal stress and the geometric accuracy, but the difference of the thermal expansion coefficient. Nevertheless hybrid structures are applicable under changing temperature load. The hybrid technology with extensive knowledge is thus given to the user to the hand.

136 Seiten
ISBN 3-931864-20-0

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Lydia Lanzl, M.Sc.