Schlussbericht zum Verbundprojekt (EUREKA): Nanostrukturierter verschleißfester Werkzeugeinsatz für die Hochkontrastmarkierung von Kunststoffteilen beim Spritzguss; Teilprojekt: In-Mold Markierungstechnologie für mikrofluidische Bauteile

Abstract

Das Projekt zielte auf einen robusten Einsatz für Spritzgießwerkzeuge ab, der erstmals eine schnelle, kostengünstige In-Mold Kennzeichnung von Kunststoffwaren mit eindeutiger Kennzeichnung (UDI, 2D-Code) ermöglicht. Schlüsselfaktoren für den Erfolg der von Matriq patentierten Technologie sind Qualität und Lesbarkeit des Codes auf den Kunststoffteilen und Langlebigkeit der Formeinsätze. Ein mikrogefertigter Chip mit einer Reihe einzeln steuerbarer Mikroheizungen (DM), die, wenn sie eingeschaltet sind, ein lesbares Kontrastmuster auf der Kunststoffoberfläche hinterlassen, wurde integriert. Die Aufgabe von MFCS bestand in der der Realisierung von mikrostrukturierten Polymerbauteilen inkl. Integration der DM Technologie in standardisierte und kundenspezifische Werkzeuge, Untersuchung von Einflüssen auf Prozessbedingungen (Druckstabilität, Druckfestigkeit der Hartbeschichtung) sowie Kompatibilitätstests mit Backend-Verarbeitung für mikrofluidische Bauteile. Es kamen verschiedene Polymere zum Einsatz, die hinsichtlich der Anwendbarkeit der DM-Technologie untersucht wurden. Dabei war die Methode für Polymere mit hohen Verarbeitungstemperaturen nicht geeignet, es konnte kein lesbarer Kontrast erzeugt werden, da die Abformung bereits im Verarbeitungsprozess erfolgte. Bei Polystyrol konnte durch Anpassung der Verarbeitungsparameter und Zykluszeiten eine Abformung erreicht werden, allerdings war der erzeugte Code nicht ausreichend zur Verarbeitung mit handelsüblichen Scannern. Einzig mit einem thermoplastischen Elastomer (TPE) mit niedriger Verarbeitungstemperatur konnte eine gut erkennbare Kennzeichnung erreicht werden. Da TPEs in der Mikrofluidik eher selten eingesetzt werden, ist die DM-Technologie somit momentan weniger für die Kennzeichnung mikrofluidischer Bauteile geeignet. Denkbare Anwendungen können jedoch die Kennzeichnung von Kunstoffteilen zur Rückverfolgbarkeit in anderen Branchen sein. Aufgrund des hohen Potentials dieser Technologie für die Markierung von Kunststoffbauteilen direkt im Replikationsprozess ist eine Weiterentwicklung der Technologie wichtig, um gleichzeitig die Abbildung des 2D-Codes über die DM-Technologie und die formgetreue Abformung der Mikrostrukturen zu ermöglichen.