Kunststoff und Metall verbinden

Der Workshop "Verbindungstechnik für Teile aus Kunststoff und Metall", der am 7. März während des Messeduos Intec und Z 2017 im Ausstellerforum auf der Leipziger Messe ausgerichtet wird, bietet Fachleuten die Möglichkeit, sich über neue Entwicklungen und praktische Anwendungen in diesem Bereich zu informieren.

Zunehmend werden in der Industrie für die unterschiedlichsten Anwendungen Metalle mit Kunststoff verbunden. Die Verbunde aus verschiedenen Materialien können mitunter bessere Eigenschaften liefern, denn oft sind nicht alle geforderten Funktionalitäten mit einem Material darstellbar. An Stellen, an denen hohe mechanische Belastungen zum Tragen kommen, werden in der Regel Metalle eingesetzt. An anderen Stellen können je nach Anforderung auch Kunststoffe verwendet werden, die dann mit weniger Gewicht punkten. Auch bei Baugruppen, die elektrisch leitfähige beziehungsweise elektrisch isolierende Teile enthalten, kommen verschiedene Materialien zum Einsatz. Die Herausforderung solcher Materialkombinationen ist oft die Verbindungstechnik.

In den Vorträgen des Workshops "Verbindungstechnik für Teile aus Kunststoff und Metall" im Rahmen der Intec und Z 2017 wird ein breites Spektrum an Verfahren dargestellt, die für Metall-Kunststoff-Verbindungen anwendbar sind und sich bereits in der Praxis bewährt haben – ebenso neue Ansatzpunkte. Dabei sind sowohl Referenten aus verschiedenen Forschungseinrichtungen als auch aus der Industrie vertreten – unter anderem das Institut für Fördertechnik und Kunststoffe und das Institut für Füge- und Montagetechnik der Technischen Universität Chemnitz, das Kunststoff-Zentrum in Leipzig gGmbH, die Fluor Technik System GmbH, die Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Halle GmbH, die Forschungszentrum Ultraschall gGmbH Halle sowie der Innovent e.V. Technologieentwicklung Jena.

Schwerpunktthemen des Workshops sind neue Möglichkeiten zur Herstellung langzeitstabiler Schweißverbindungen im Apparate-, Behälter- und Rohrleitungsbau, zuverlässige Verbindungsverfahren von technischen Kunststoffteilen mit heißen Sonotroden, bekannte Methoden und neue Ansätze für das Fügen von Metallen mit Kunststoffen, das Oberflächentuning von Kunststoffen für erhöhte Haftfestigkeiten, Haftmittel und Stoffschluss in der Verbindungstechnik, die zerstörungsfreie Prüfung von Schweißnähten mithilfe passiver Thermografie sowie das berührungslose Prüfen von Klebeverbindungen mit Ultraschall.

Der Workshop, der in dieser Form und während der Leipziger Industriemessen Intec und Z erstmals stattfindet, wird vom Kunststoff-Zentrum in Leipzig organisiert. Hier beschäftigen sich die Wissenschaftler seit 1960 mit Spritzgießen und seit 1992 mit Polyurethanverarbeitung – zusätzlich mit der Konstruktion und Werkzeugtechnik sowie der Werkstoffentwicklung, Kunststoffprüfung und Verbindungstechnik.

"Mit dem Workshop sollen diejenigen angesprochen werden, die in ihrem Job mit Verbindungsthemen zu tun haben, aber auch die, die sich generell über die Trends und Entwicklungen in diesem Bereich informieren möchten", sagt Dr. Peter Bloß, Geschäftsführer der Kunststoff-Zentrum in Leipzig gGmbH. Die Einbettung des Workshops in das Fachprogramm der Intec und Z 2017 sei zudem eine gute Möglichkeit, Fachleute aus den verschiedensten Branchen und Bereichen zu erreichen und zusammenzubringen.

Ob im Leichtbau oder bei Baugruppen aus Hybridmaterialien – für Materialverbindungen aus Kunststoff und Metall gibt es zahlreiche Anwendungen. Diese reichen vom Automobilbau und dem Bereich Mobilität generell über die Elektrotechnik und Elektronik bis hin zur Energietechnik und betreffen alle Bereiche, in den zwei oder mehr Materialien zum Einsatz kommen und wo komplexe Konturen zu verbinden sind.

Eins gilt für all diese Materialkombinationen gleichermaßen: "Der geeignete Werkstoff muss an der richtigen Stelle eingesetzt werden, also dort, wo er seine Eigenschaften in Bezug auf die Funktionalität des Bauteils am besten einbringt", erklärt Dr. Peter Bloß. "Häufig sind Teile nicht aus einem Stück herstellbar. Die Einzelkomponenten dann zu kombinieren, ist oft nicht ohne weiteres möglich. Dabei spielt die passende Verbindungstechnik eine wichtige Rolle."

Fest steht: Bauteile, die aus Kunststoff und Metall bestehen, erfordern angepasste, geeignete Verbindungstechniken. "Herausforderungen bei der Verbindung verschiedener Werkstoffe sind beispielweise die unterschiedlichen Schmelztemperaturen oder die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten und mechanischen Eigenschaften der Materialien. Zudem muss auch eine Verbindung, die aus verschiedenen Materialien besteht, den geforderten Belastungen gewachsen sein, beispielsweise den entsprechenden Schwingungsbelastungen", nennt Dr. Peter Bloß einige Punkte, die es bei der entsprechenden Auslegung der Verbindungslösung zu beachten gilt.

Neben der Verbindung an sich spielt auch das Thema Industrie 4.0 eine Rolle. "Moderne Schweißanlagen verfolgen und gestalten die Prozesse heute parametergenau. Die Daten werden bauteilkonkret gespeichert und sind entsprechend nachvollziehbar und abrufbar", so der Geschäftsführer vom Kunststoff-Zentrum in Leipzig. Dies gelte auch für die Verbindung von Kunststoff-Metall-Kombinationen. Die Maschinen werden in komplexe und verkettete Anlagenstrecken eingebunden und so entsprechende Industrie 4.0-Prozesse abgebildet.

Der Workshop ist Bestandteil des praxisorientierten Fachprogramms, das die Messen Intec und Z 2017 ergänzt. "Uns ist es wichtig, dass sich die Messebesucher bei Bedarf auch weitergehend und detailliert über Trendthemen informieren können, die im industriellen Alltag von Bedeutung sind. Deshalb bieten wir in Zusammenarbeit mit unseren Partnern verschiedene Schwerpunktveranstaltungen an. Das Thema Materialkombination und Verbindungstechnik ist eines dieser Themen", sagt Kersten Bunke, Projektdirektorin der Intec und Z.

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