Lasertexturierung von Spritzgusswerkzeugen

Feinste Strukturen im Mikro- und Nanobereich auf Spritzgusswerkzeugen können haben das Potential die Produktionszyklen von Kunststoffprodukten zu senken. Ein neues von der Innosuisse, Schweizerische Agentur für Innovationsförderung, gefördertes Projekt erforscht nun, wie diese Technologie erfolgreich industriell angewendet werden kann.

 

Medizinalprodukte und Consumables aus Kunststoff wie Pipetten-Spitzen oder Liquid Handling Cups werden in grossen Mengen im Spritzgussverfahren hergestellt. Je kürzer der Zyklus im Herstellungsprozess, umso wirtschaftlicher können die Teile hergestellt werden. Entscheidend dafür ist unter anderem die Entformungskraft. Damit wird jene Kraft bezeichnet, die nötig ist, um ein Kunststoffteil nach dem Spritzgiessen aus seiner Form zu entfernen.

Mikro- und Nanostrukturen auf der Werkzeugoberfläche können die Entformungskraft reduzieren und so die Zykluszeit verringern. Solche Strukturen können mit hochmodernen Lasern aufgebracht werden, etwa dem 5-Achs-Bearbeitungszentrum «GL.compact II» von GFH GmbH von RhySearch. Bisher fehlt jedoch das notwendige systematische Verständnis, wie Textur, Polymereigenschaften, Prozessparameter, Entformungskraft und Zykluszeit zusammenhängen, um diese Technologie erfolgreich industriell anzuwenden.

In den kommenden Jahren erarbeitet RhySearch gemeinsam mit drei Industrie- und zwei Forschungspartnern eine Technologieplattform, die dieses Knowhow aufbaut. Der Fokus liegt dabei auf der Erforschung geeigneter Oberflächen-Texturen, der Bearbeitung der Spritzgusswerkzeuge mit Ultrakurzpuls-Lasertechnologie und einem Simulationsworkflow, mit dem die Entformungskräfte vorhergesagt werden können. Die Projektergebnisse sollen schliesslich an einem Demonstrator-Produkt validiert werden.

Das Projekt wird es den Schweizer Industriepartner ermöglichen, ihre Produktivität zu steigern und gleichzeitig ihre Kompetenz im Bereich des Kunststoff-Spritzgiessens auszubauen, um damit ihre Marktposition auszubauen. Der kumulierte Mehrertrag der Anwendung der Ergebnisse des Projekts wird bei erfolgreichen Projektergebnissen bis ins Jahr 2031 auf ca. 6.4 Mio. CHF geschätzt. 

 

Facts: 

Projektlaufzeit: Januar 2024 - Juni 2026
Förderung durch: Innosuisse
Industriepartner: Flex Precision Plastics Solutions (Switzerland) AG, medmix Switzerland AG, 
Roche Diagnostics International AG
Forschungspartner: inspire AG, OST - Ostschweizer Fachhochschule, RhySearch