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Kunststoffoptiken

Hohe Formgenauigkeit für die LED-Beleuchtung

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Anbieter zum Thema

Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT
FAULHABER Antriebssysteme
MES Electronic Connect GmbH & Co. KG
Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd.

Maschinentechnik und Prozessparameter entscheiden

Darüber hinaus stellt die verwendete Maschinentechnik zusammen mit den eingesetzten Prozessparametern ebenfalls ein wesentliches Kriterium zur erfolgreichen Herstellung von hochpräzisen optischen Kunststoffbauteilen dar. Vollhydraulische Maschinen können einen über den gesamten Verfahrweg der Schließeinheit nutzbaren Prägehub realisieren, während elektrisch angetriebene Kniehebel-Maschinen eine sehr genaue Positionierung und Wiederholgenauigkeit der Schließeinheit umsetzen können.

Ein wesentliches Augenmerk bei der Auslegung einer Spritzgießmaschine für optische Kunststoffprodukte liegt insbesondere auf einem reproduzierbaren Plastifizier- und Einspritzvorgang. Geringste Abweichungen im aufgeschmolzenen bzw. eingespritzten Massevolumen beeinflussen bereits die parameterabhängigen Scher- und Abkühleffekte der Kunststoffschmelze und damit die resultierenden Qualitätsmerkmale wie die Bauteilschwindung.

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Einige Maschinenhersteller bieten spezielle Plastifiziereinheiten an, bei denen das Zylindermodul, die Schnecke und die integrierte Rückstromsperre als hochverschleißfeste Ausführung vorgesehen sind. Eine zusätzliche Hartstoffbeschichtung der Plastifiziereinheit aus Chromnitrid eignet sich zudem dazu, das Ablösen von Carbonrückständen und die Entstehung von schwarzen Punkten (Black Spots) in der gespritzten Kunststoffoptik zu reduzieren bzw. gänzlich zu verhindern.

Die Materialkonditionierung beherrschen

Ausgehend vom eigentlichen Spritzgießprozess muss die Materialkonditionierung sowie nachfolgende Prozessschritte beherrscht werden. Dazu gehören Entnahme, Handling sowie Beschichtungs-, Montage- oder Verpackungsschritte für die erfolgreiche Umsetzung von optischen Technologien in Kunststoff. Kleinste Bauteilfehler wie Stippen, Schlieren oder Fließlinien sind bei optischen Bauteilen sofort als Fehler erkennbar und bedeuten damit Ausschuss.

Eine konstant reine Produktionsumgebung stellt daher eine Mindestanforderung dar. Hierzu gehört auch, das Kunststoffgranulat vor der eigentlichen Verarbeitung mit Hilfe von Entstaubungssystemen von kleinsten Granulatpartikeln und Staubanteilen zu befreien. Der Einsatz eines produktspezifischen Greifersystems erfolgt in der Regel über maschinenintegrierte Robot-Systeme. Idealerweise werden die Kunststoffoptiken dabei über Vakuumgreifer produktschonend aus der Werkzeugkavität entnommen und auf ein Förderband abgelegt oder an Folgeprozesse übergeben.

Neben den anspruchsvollen Fertigungstechnologien für komplexe optische Funktionsflächen ist deren messtechnische Charakterisierung ein ebenso wichtiger Prozessschritt für Beleuchtungskomponenten. Insbesondere stellen die Design- und Geometriefreiheiten, die sich in der Kunststoffverarbeitung bieten, die Messtechnik vor große Herausforderungen. Hierzu tragen in erster Linie die teilweise extremen Flankensteilheiten asphärischer bzw. starken lokalen Oberflächenneigungen freigeformter Geometrien bei. Darüber hinaus können die zu erfassenden Flächen extrem kleine Aperturen aufweisen oder mit Mikrostrukturen überlagert sein, um zusätzliche Funktionalitäten in der Lichtformung zu erlauben.

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