Kleffel, Tobias
Kunststoff-Metall-Verbunde mit hoher Dichtheit auf Basis elektrochemisch erzeugter Mikrostrukturen
Tobias Kleffel
Mit Kunststoff-Metall Verbunden können durch den gezielten Einsatz von Kunststoff und Metall Bauteileigenschaften und Funktionen ermöglicht werden, die mit einem Werkstoff alleine nicht möglich sind. Hierzu zählt beispielsweise die mediendichte Einhausung von Elektronik. Während der Kunststoff in dieser Anwendung als Gehäusewerkstoff eingesetzt wird, dienen metallische Strukturen als kostengünstige Leiter zur elektrischen Kontaktierung und Signalübertragung. Bei der Einhausung von Elektronik mit Kunststoff-Metall Verbundbauteilen stellt die zuverlässig dichte Verbindung der beiden Werkstoffe eine zentrale Herausforderung dar. Zur Steigerung der Dichtheit existieren verschiedene Strategien. Als besonders effektiv hat sich die Anhaftungsoptimierung zwischen den beiden Werkstoffen erwiesen. Ein neuer vielversprechender Ansatz nutzt hierfür elektrochemisch erzeugte Mikrostrukturen auf der Oberfläche der metallischen Struktur. Bei einer ausreichenden Füllung dieser mit Kunststoff bei der Verbundherstellung wird die Bildung von Spalten als eine zentrale Ursache für Undichtigkeiten signifikant erschwert. Diese Arbeit widmet sich der Erforschung der Zusammenhänge zwischen der Mikrostrukturgestalt, -verteilung, -interaktion, Materialeigenschaften, prozessseitigen Randbedingungen und resultierenden Bauteileigenschaften mit Fokus auf der Dichtheit. Zu diesem Zweck werden auf Einlegern elektrochemisch Mikrostrukturen mit unterschiedlicher Gestalt, Verteilung und Interaktion durch Variation der Strukturierungsparameter hergestellt und analysiert. In darauf aufbauenden Spritzgießversuchen werden Probekörper unter Variation der Einlegervariante und Prozessparameter gefertigt und charakterisiert. Hierzu zählt neben der Dichtheit und Verbundqualität bei verschiedenen Konditionierungszuständen und thermomechanischen Belastungstests die Untersuchung des Grenzbereichs zwischen Kunststoff und Metall sowie die Rekonstruktion der Leckagenetzwerke. Parallel zu den Bauteilversuchen erfolgt begleitet durch eine rechnergestützte Prozessanalyse eine umfassende Materialcharakterisierung zum Aufbau eines analytischen Modells zur Beschreibung der Eindringtiefe des Kunststoffs innerhalb der Mikrostrukturen.
Seiten: 150
ISBN: –