Kosteneffizientere Kleinserien aus Silikon Werkzeuge für den 
Flüssigsilikon­spritzguss

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Universität Kassel

SKZ Das Kunststoffzentrum

Wittmann Battenfeld GmbH

Ein Forschungsprojekt des SKZ und der Universität Kassel ­untersucht, ob Flüssigsilikon (LSR) mit additiv gefertigten, harzbasierten Werkzeugeinsätzen verarbeitet werden kann. Bisher war das nur mit Metallwerkzeugen möglich. Die Forschung könnte neue Möglich­keiten für die Prototypen- und Kleinserienfertigung eröffnen.

Das Kunststoff-Zentrum SKZ und das Unipace (Polymer Application Center) der Universität Kassel haben im Februar 2025 ein Forschungsprojekt mit dem Titel „Addmold für LSR“ gestartet. Ziel ist es, erstmals die Spritzgussverarbeitung von Flüssigsilikon (LSR) mit additiv gefertigten, harzbasierten Werkzeugeinsätzen zu ermöglichen. Additiv gefertigte Werkzeugeinsätze, die mittels 3D-Druck hergestellt werden, haben in der Kunststoffverarbeitung bereits Anwendung gefunden, allerdings bislang nur bei Thermoplasten. Flüssigsilikon hingegen konnte bisher ausschließlich mit klassischen Metallwerkzeugen verarbeitet werden. Die Forschung soll klären, ob auch für LSR-Prototypen, Kleinserien und spezialisierte Anwendungen harzbasierte Werkzeuge eine wirtschaftliche und technisch umsetzbare Alternative bieten.

Warum sind additiv gefertigte ­Werkzeuge interessant?

Die additive Fertigung ermöglicht die schnelle und kosteneffiziente Produk­tion von Werkzeugen mit komplexen Geometrien. Insbesondere für Klein­serien und Prototypen könnten sich daraus Vorteile ergeben:Verkürzte Produktionszeiten gegenüber konventionellen Metallwerkzeugen

• Verkürzte Produktionszeiten gegenüber konventionellen Metallwerkzeugen
• Geringere Fertigungskosten für kleine Stückzahlen
• Flexiblere Entwicklungsmöglichkeiten durch schnellere Iterationsprozesse

Bisher beschränkt sich der Einsatz solcher Werkzeuge auf die Thermoplastverarbeitung. Flüssigsilikone werden in vielen Branchen, darunter Medizintechnik, Automobilbau und Elektrotechnik, eingesetzt und erfordern spezielle Verarbeitungseigenschaften. Hohe Temperaturen, gleichmäßige Druckverteilung und präzise Entformung sind entscheidend für die Qualität der Bauteile. Das Forschungsprojekt untersucht, ob additiv gefertigte Werkzeuge diesen Anforderungen standhalten.

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Welche Herausforderungen müssen überwunden werden?

Die Wissenschaftler des SKZ und der Universität Kassel analysieren insbesondere folgende Fragestellungen:

• Mechanische Stabilität: Sind harz­basierte Werkzeugeinsätze robust ­genug, um die hohen Drücke und Temperaturen der LSR-Verarbeitung auszuhalten?
• Thermische Beständigkeit: Wie wirken sich die Prozessbedingungen auf die Standzeit der Werkzeuge aus?
• Oberflächenqualität: Können additiv gefertigte Werkzeuge die für Flüssigsilikon erforderliche Maßhaltigkeit und Detailgenauigkeit gewährleisten?
• Langzeiteinsatz: Sind diese Werkzeuge mehrfach verwendbar, oder sind sie nur für den einmaligen Gebrauch in Prototypen geeignet?

Industrie im Blick: Vorteile für kleine und mittlere Unternehmen

Insbesondere kleine und mittlere Unternehmen (KMU) könnten von den Forschungsergebnissen profitieren. Durch die Möglichkeit, flexible und kosteneffiziente Werkzeuge einzusetzen, ließen sich Entwicklungszeiten verkürzen und Anpassungen schneller umsetzen. Auch Speziallösungen, die bislang aus wirtschaftlichen oder technischen Gründen nicht realisierbar ­waren, könnten durch den Einsatz additiv gefertigter Werkzeuge leichter ­umgesetzt werden.

Dr.-Ing. Ralf-Urs Giesen, Geschäftsführer des Unipace der Universität Kassel, erklärt dazu: „Durch diese neue Herangehensweise an die Silikonverarbeitung könnten Unternehmen, die bereits mit Silikonen arbeiten, alternative Werkzeugkonzepte testen. Die Möglichkeit, Werkzeuge schneller und kostengünstiger zu erstellen, könnte neue Forschungsfragen eröffnen.“ Alexander Schulmann, wissenschaftlicher Mitarbeiter für Additive Fertigung am SKZ, ergänzt: „Wir haben bereits Erfahrungen mit additiv gefertigten Werkzeugen für Thermoplaste gesammelt. Nun untersuchen wir, ob sich ähnliche Methoden auf die Flüssigsilikonverarbeitung übertragen lassen.“Das Forschungsprojekt bietet Unternehmen die Möglichkeit, sich aktiv an der Forschung zu beteiligen. Die Projektpartner laden interessierte Firmen ein, kostenfrei im Projektausschuss mitzuwirken.  

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