Bessere Hybridteile mit neuen Funktionen
Bessere Hybridteile
Die konventionellen Kunststoff-Metall-Hybridteile kombinieren nicht nur die Vorteile, sondern auch die Nachteile von einzelnen Werkstoffen (Aluminium ist leicht, aber tribologisch schlecht. Stahl ist tribologisch gut, aber schwer). Auch solche Probleme wie Haftung an den Grenzschichten, Verzug, Rissbildung, Undichtigkeit, Kontakt- und Spaltenkorrosion, Belastbarkeit unter Klimawechsel bzw. Vibration sind allgemein bekannt.
Die neue FILLSERT-Technik ermöglicht bessere Qualität, Nachhaltigkeit, Funktionalität sowie Material-, Energie-, Ressourcen- und Kosteneffizienz der Hybridteile und ihrer Fertigungsprozesse.
Neue Leichtbau-Werkstoffklasse
Die FILLSERTS werden als selektiv oder komplett offenporige Gussteile aus Aluminium (auf Anfrage auch aus Magnesium) im neuartigen Kokillenguss-Verfahren hergestellt. Oder sie können auch als Mono- oder Multimaterial-Hybride aus Leichtmetallen sowie anderen Metallen und/oder Polymeren hergestellt werden. Sie sind leicht wie Kunststoffteile, belastbar wie Stahlschäume, multistrukturell und multifunktional.
Das poröse Gussaluminium unterscheidet sich substanziell von geschäumten, gesinterten oder 3D-gedruckten Werkstoffen und hat viele neue, für die Produktentwicklung und Funktionsumsetzung attraktive physikalische, technologische und ökologische Eigenschaften:
- nachhaltiges Schwerkraft-Kokillengießverfahren ohne Verwendung von Schadstoffen und Chemikalien,
- feinkörniges und dichtes Gussgefüge mit sehr hohen Festigkeitswerten und Freigaben für wasserdichte Anwendungen,
- neuartige multimodale Porenmorphologie und neue strömungsmechanische Phänomene,
- flexibel einstellbare Porengrößen im Mikro-, Meso und Makrobereich,
- geringe Dichte (0,8 -1,3 g/cm3) und bis zu 20-fach höhere Druckfestigkeit als bei herkömmlichen Aluminiumschäumen,
- bis zu 8-fach höhere Materialmenge und bis zu 10-fach höhere Wärmeleitfähigkeit als bei herkömmlichen Aluminiumschäumen,
- enorme Vielfalt an möglichen Materialeinstellungen, Architekturen und Designs für ein breites Spektrum an Anwendungen,
- beliebige Konstruktionen und Befestigungssysteme (Schrauben, Pressen, Schweißen, Löten, Kleben),
- Herstellung als Mono- und Multimaterial-Hybride aus Metallen und/oder Polymeren,
- optionale neuartige Modifikation mechanischer, elektrischer, thermischer und chemischer Materialeigenschaften,
- optionale neuartige Kombination mit gedruckter Elektronik (TIM, LED, Sensoren, RFID),
- und vieles mehr.
Je nach Anwendung sind sie für die Substitution von Bauteilen aus massiven Leichtmetallen, Sinterstahl, Sinterbronze, offenporigen Polymeren und Keramiken, Filzen, Drahtwicklungen, Lochblechen u.v.m. geeignet.
Neue Oberflächeneigenschaften
Die Oberflächeneigenschaften von FILLSERTS können nachträglich im neuartigen METAKER Surface Verfahren in einen multifunktionalen, mikrostrukturierten, chemisch aktivierten Mikro-Verbundwerkstoff mit neuen, bisher unbekannten physikalischen, chemischen, technologischen und ökologischen Eigenschaften umgewandelt werden.
Je nach Anwendung sind sie dann für die Substitution von Werkstoffen wie Stahl, Edelstahl, Bronze, Messing, Zink, Keramik, PEEK oder Oberflächentechnologien wie Eloxieren, Phosphatieren, Brünieren, Chemisch Nickel, Hartchrom, PVD, Pulverlack u.v.m. geeignet.
Beide Technologien kommen komplett ohne Schadstoffe aus und wurden mit mehreren Preisen ausgezeichnet.
Vielfach ausgezeichnet
2017 - ThinKing Leichtbaupreis des Landes Baden-Württemberg für METAKER® Surface Technologie
2018 - Indistriepreis für METAHYBRID als "BEST OF" Lösung im Bereich Forschung und Entwicklung
2022 - ThinKing Leichtbaupreis des Landes Baden-Württemberg für Komponenten aus offenporigem Aluminiumguss
Neue Funktionen für bessere Hybridteile
Filtration
Schalldämpfung
Separation
Schmierung
Gleitlager
Gasdynamische Lager
Haftreibung
Versteifung
Gasdichte Kraftübertragung
Pneumatischer Transport
Dichtungssysteme
Be- / Entlüftung
Aufprallabsorption
Sensorschutz
Elektrische Durchschlagfestigkeit
Elektrische Isolierung
Elektrische Leitfähigkeit
Elektrische Kapazität
Elektrostatische Empfindlichkeit
Elektromagnetische Verträglichkeit
Thermische Isolierung
Heizung
Kühlung
Latente Wärmespeicher
Energiespeicher
Thermoelektrik
Lichtabsorption
Lichtreflektion
Beleuchtung
Dampf / Luft durchlässige Werkzeuge
Niedertemperatur-Katalyse
Antimikrobielle Schichten
Bioaktive Schichten
Multifunktionale Multilayer Systeme
Verklebung
Lackierung
Imprägnierung
Mikro- und Makrostrukturierung
Design
Und vieles mehr
Neue multistrukturelle Werkstoffeigenschaften
Infiltration mit Werkstoffen
Vollständige oder selektive Infiltration von offenporigen Funktionsbereichen mit unterschiedlichen Werkstoffen in diversen Urformverfahren.
Gasdichter, starker Werkstoffverbund ohne Chemikalien.
Stoffschlüssig verbundene Funktionsbereiche
Einer oder mehrere massive und offenporige Funktionsbereiche. Makroskopisch isotrope Eigenschaften. Stoffschlüssige Verbindung im Gießprozess. Beliebig ab 5 µm einstellbare Porengrößen. Bauteilgrößen von 1,5 bis 2.000 mm. Die Materialdichte im offenporigen Bereich beträgt 1,3 g/cm3.
Selektive Porosität
Getrennte offenporige Funktionsbereiche für die Infiltration mit unterschiedlichen Werkstoffen und/oder Integration weiterer Funktionen wie Wärmeübertrager, Filter, Crash-Elemente, Energiespeicher u. a.
Befestigungselemente
Integration von konventionellen Verbindungselementen in porösen und massiven Funktionsbereichen. Schrauben, Nieten, Einpressen, Einhacken, Ultraschallschweißen, Löten, Kleben u. a.
Einleger aus anderen Werkstoffen
Kraft- und Formschlüssige Integration in die offenporige und massive Funktionsbereiche von Einlegeteilen aus Aluminium, Stahl, Kupfer, Glas, Keramik u.a. Nachträgliche Infiltration von Werkstoffen zur Verstärkung, Verdichtung und Funktionserweiterung.
Neue multifunktionale Oberflächeneigenschaften
Funktionsoberflächen
Umwandlung von Aluminium-Oberflächen in einen multifunktionalen, mikrostrukturierten und chemisch aktivierten Mikro-Verbundwerkstoff im METAKER® Verfahren.
1. Beispiel
Mechanik
Zahnkranz eines Luftdruckmessgerätes.
METAKER® Aluminium substituiert Bronze.
Gewicht: -70%.
Materialkosten: -93%.
Lebensdauer: +100%.
2. Beispiel
Wärmemanagement
IR-Heizstrahler aus Aluminium.
METAKER® substituiert Pulverlackierung.
Stromverbrauch: -60%.
Bessere Wärmestrahlung.
3. Beispiel
Thermoelektrik
Peltier-Element.
METAKER® Aluminium substituiert Keramik.
Thermischer Widerstand: -325%.
Elektrischer Durchschlag: +46%.
Gewicht: -29%.
4. Beispiel
Akustik
Schalldämpfer eines Verbrennungsmotors.
METAKER® modifiziertes offenporiges Aluminium substituiert eine Baugruppe aus Stahl und anderen Werkstoffen.
Bessere Akustik bei weniger Gewicht.
Höhere Temperaturbeständigkeit des Aluminiums durch METAKER® Oberfläche.
Forschung, Entwicklung und Produktion
INTEGRATION FILLSERTS
100 % offenporige Bauteile zur vollständigen Infiltration mit Werkstoffen.
Anwendungen: Verstärkung, Crash, Akustik, Vibration, Fügetechnik (gewindefurchende Schrauben, Kleben), Energie- und Wärmespeicher u. a.
Herstellung durch Zerspanung von Standard-Halbzeugen (Rundmaterial, Block, Rohr).
Beliebige Designs und Porengrößen.
Beliebige Stückzahlen.
FUNCTIONAL FILLSERTS
Selektiv offenporige Bauteile mit massiven und offenporigen Funktionsbereichen.
Anwendungen: Multifunktionale Hybridteile mit mechanischen, thermischen, akustischen, dekorativen u.a. Funktionen.
Herstellung durch Zerspanung von Standard-Halbzeugen (Rundmaterial, Block, Rohr).
Eingeschränkte Gestaltung von massiven und porösen Funktionsbereichen.
Beliebige Designs und Porengrößen.
Beliebige Stückzahlen.
INNOVATION FILLSERTS
Anwendungsspezifische Bauteile für Entwicklung patentierbarer Produkte.
Herstellung durch Zerspanung von anwendungsspezifischen Halbzeugen.
Erweiterte Gestaltung von massiven und porösen Funktionsbereichen (z. B. gradiert).
Erweiterte Multifunktionalität und Werkstoff-Kombinationen.
Beliebige Designs und Porengrößen.
Beliebige Stückzahlen.
IoT FILLSERTS
Internet of Things FILLSERTS mit gedruckten elektronischen Komponenten: TIM - Thermische Interface-Materialien, OLED - Organische LED, RFID - Radio-Frequenz-Identifikation, Sensoren (Berührung, Kraft, Temperatur), Heizung, Schaltkreise, Unterbrechungskontakte, Antennen, Batterien.
FASTENING FILLSERTS
Hybride Befestigungssysteme für den multifunktionalen Multimaterial-Einsatz.
Integration von konventionellen Befestigungselementen durch Schrauben, Nieten, Bördeln, An- und Einpressen, Löten, Kleben oder Ultraschallschweißen.
Integration zusätzlicher Funktionen für Vibrationsdämpfung, Filtration, Entlüftung, Wärmeübertragung u. a.
METAKER® FILLSERTS
FILLSERTS mit modifizierten Oberflächen.
Modifikation von massiven und/oder offenporigen Funktionsstrukturen auch im Inneren des Porenlabyrinths.
Einstellbare und kombinierbare Makro-und Mikrostrukturen: Makroporen des Materials und Mikroporen der Funktionsoberfläche.
Größeneinschränkungen je nach Anwendung.
Beliebige Stückzahlen.
METAKER® INSERTS
Konventionelle Aluminium-Einleger mit modifizierten Oberflächen.
Neue und bessere mechanische, chemische, thermische, elektrische, mikrostrukturelle u.a. Eigenschaften von Grenzschichten.
Leistungssteigerung von Aluminium für die Substitution von Stahl, Bronze, Messing, Keramik u. a.
Beliebige Größen und Stückzahlen.
HYBRIDTEILE mit FILLSERTS
Einsatzfertige Hybridteile, hergestellt im Kunststoff-Spritzgießverfahren.
Schließkräfte 80 - 400 t.
Einspritzvolumen < 2.5 kg.
Werkzeuggröße < 1.200 * 800 mm.
Verarbeitung von diversen Thermoplasten.
Forschung und Entwicklung
Das neue technologische Innovationsökosystem METAHYBRID bündelt neuartige Serientechnologien der Werkstofftechnik mit fundierter Expertise und Erfahrung unterschiedlicher hochspezialisierter Partner aus der Forschung und Produktentwicklung. Gemeinsam bieten wir einzigartige, jahrzehntelange Erfahrung in der Erforschung, Simulation, Entwicklung, Validierung und Industrialisierung von komplexen Systemen mit neuen Werkstoffeigenschaften u. a. im Bereich Strömungsmechanik auf Nano,- Mikro- und Makroebene.
Produktion
An Standorten in Baden-Württemberg fertigen zertifizierte METAHYBRID Vertragspartner präzise und anspruchsvolle Komponenten (Einzelteile, Klein- und Großserien) und komplette Baugruppen mithilfe unterschiedlicher Fertigungstechnologien:
- CNC Fertigung aus Metallen und Kunststoffen auf hochmodernen Bearbeitungszentren,
- Kunststoffspritzguss (2K, Inset- , Outsert- , Fillsert-Technik)
- Gedruckte Elektronik (Siebdruck, Tampondruck, Dispensdruck, 3D-Druck),
- 3D-Druck in Kunststoff und Metall.
- u.a.