Die Herstellung makelloser Kunststoffteile im Sichtbereich, beispielweise für den Automobilinnenraum, erfordert eine sorgfältige Prozessführung sowie umfangreiche Qualitätskontrollen. Doch die Produktion ist häufig mit großen Ausschussmengen verbunden. Bereits kleine optische Fehler werden vom Kunden nicht akzeptiert, was zu Reklamationen führt. Fraunhofer-Forschende entwickeln eine verschleißfeste Oberflächenstruktur für Formgebungswerkzeuge, die die prozesssichere Erzeugung optisch hochwertiger Bauteile ermöglicht und durch Verunreinigungen verursachte Oberflächenfehler kaschiert.
Makellose Kunststoffteile im Automobilinnenraum, wie Lüftungsgitter, Bedienhebel, Armauflagen, Halter, Türgriffe oder Blenden mit hochwertiger Anmutung, können grundsätzlich auch aus Rezyklaten gefertigt werden. Jedoch führen Verunreinigungen und Materialschwankungen zu optischen Fehlern und verstärktem Werkzeugverschleiß – Probleme, die die wirtschaftliche Nutzung von Recyclingmaterialien erschweren.
Hochwertige Oberflächen aus recycelten Kunststoffen
Die optische Anmutung eines Bauteils wird durch die Oberflächentopografie, die Materialzusammensetzung, die Beschichtung und die Verarbeitungsparameter bestimmt. Herkömmliche Normen beschreiben Texturen von Spritzgussteilen, fokussieren auf einfache Rauheitskennwerte, die Sichtbarkeit einzelner Defekte bleibt dabei unberücksichtigt. Die Wahrnehmung von Defekten ist jedoch komplex: Sie hängt nicht nur von der Größe des Defekts ab, sondern auch von lokalen Reflexionsänderungen und den Kontrastverhältnissen wie Kontrastempfindlichkeit, Winkelauflösung oder Glanz.
In dem Projekt »Robust« der Industriellen Gemeinschaftsforschung entwickeln Wissenschaftler der Fraunhofer-Institute IST, IWM und LBF eine geeignete Strukturierung der Werkzeugoberfläche, sodass Rezyklat- und füllstoffbedingte Unregelmäßigkeiten und Fehler im Bauteil kaschiert werden und ihre Verwendung im Sichtbereich möglich wird. Eine derartige Strukturierung von Formenwerkzeugoberflächen, speziell bei rezyklierten Formmassen, ist auch bei solchen Anwendungen von hohem Interesse, bei denen zur Erhöhung der lasttragenden Eigenschaften der Bauteile den Compounds hohe Glasfaseranteile zugemischt werden.
Um zu einem besseren Verständnis zwischen der visuellen Anmutung einer Oberfläche und deren zugrundeliegenden Struktur beizutragen, werden zudem Korrelationen zwischen Oberflächenstruktur und optischem Erscheinungsbild bzw. Defektsichtbarkeit von Formteilen ermittelt und geeignete Bewertungsmethoden entwickelt.
Text: Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF