Hypridprozess aus Spritzguss und additiver Fertigung

Im Laufe der Jahre wurden zahlreiche Fertigungsverfahren entwickelt, die die Verarbeitung von Kunststoffen ermöglichen. Der Spritzguss hat sich dabei in der industriellen Praxis zur Herstellung von Kunststoffbauteilen als ein Standardverfahren etabliert. Durch das hohe vor-handene Knowhow und die optimale Beherrschung der Prozesse im Bereich des Spritzgusses, ermöglicht dieses Fertigungsverfahren, Kunststoffbauteile qualitativ hochwertig und kostengünstig in hoher Stückzahl zu fertigen (Großserie). Auch das breite Spektrum an verfügbaren Materialien macht den Spritzguss in der Industrie interessant. Der Vielzahl an Vorteilen steht jedoch eine Reihe von Nachteilen gegenüber. Die Festigkeiten und Steifigkeiten sind bei der Verwendung von Thermoplasten in Relation zu Metallwerkstoffen niedrig und zudem beanspruchungsabhängig. Durch diese Umstände eignen sich diese spritzgegossenen Bauteile nicht für hohe Beanspruchungen, wodurch der Gewichtsvorteil gegenüber Metallwerkstoffen nicht mehr ausschlaggebend ist.
Um das Leichtbaupotenzial von Spritzgussbauteilen besser auszuschöpfen, ist es notwendig, deren mechanische Eigenschaften zu verbessern. Hierzu existieren bereits technisch umsetzbare Ansätze, bei denen ungefüllte Kunststoffe im Spritzgussprozess durch kurz- o-der langglasfaserverstärkte Kunststoffe substituiert werden. Allerdings ist hierbei die Verwendung deutlich besser verstärkender Endlosfasern nicht möglich, da diese im Spritzguss nicht verarbeitet werden können. 
Die Inserttechnologie ist eine Möglichkeit weitere Leichtbaupotentiale zu erschließen und gleichzeitig die mechanischen Eigenschaften eines Spritzgussbauteils zu verbessern. Dabei kann der Konstrukteur auf die lokalen Beanspruchungen reagieren und somit die Belastungshotspots im Spritzgussbauteil durch lokal positionierte Einleger verstärken. In der Regel werden die Einleger aus metallischen Werkstoffen gefertigt. Jedoch ist bei geringem Bauteil-volumen die Umsetzung der Kraftübertragung auf das Metall schwer umzusetzen. In Anlehnung an den langglasfaserverstärkten Spritzguss bieten Einleger aus endlosfaserverstärkten Faserkunststoffverbunden neue Fertigungsmöglichkeiten. Somit können an den lokal am höchsten beanspruchten Bereichen die mechanischen Eigenschaften deutlich gesteigert werden. Beispielsweise bietet die lokale Verstärkung die Möglichkeit Verrippungen, Wanddi-cken und den Langglasfaserfüllgrad zu reduzieren, was zu weiteren Material- und Ge-wichtseinsparrungen führt. Zur Realisierung der Material- und Gewichtseinsparung können Endlosfasern über ein zusätzliches, vorgelagertes Fertigungsverfahren in ein Spritzgussbauteil integriert werden. Hierfür bieten neue Technologien der additiven Fertigung neue Ansätze.