Für seine Bachelorarbeit entwickelte Marcel Hofmann ein kostengünstiges und schnell herstellbares Spritzgiesswerkzeug als Alternative zum teuren 3D-Druck. Seine Abschlussprüfung bestand er am offiziellen Umbenennungstag der FH Bielefeld zu Hochschule Bielefeld.
Bielefeld (hsbi). Begonnen hat er sein Maschinenbaustudium an der FH Bielefeld, seinen Abschluss erhielt Marcel Hofmann jetzt von der Hochschule Bielefeld (HSBI). Der 26-Jährige absolvierte seine mündliche Abschlussprüfung am Morgen des 19. April, dem offiziellen Tag der Umbenennung der Hochschule, und ist damit der erste Absolvent der HSBI. Jetzt erhielt er seine Abschlussurkunde. Für seine Bachelorarbeit optimierte Marcel Hofmann ein kostengünstiges und schnell herstellbares Spritzgiesswerkzeug für Kleinserien aus einer optimierten Materialkombination Dafür leistete er sogar ein wenig Pionierarbeit am Fachbereich Ingenieurwissenschaften und Mathematik – und schloss das Studium zudem mit den Bestnoten 1,0 und 1,3 ab!
Wirtschaftliche Alternative für Kleinserien
„Herstellung von Kavitäteinsätzen für Spritzgießwerkzeuge aus mineralischem Gradientenwerkstoff“ lautet der volle Titel seiner Abschlussarbeit. Marcel Hofmann erklärt, was sich dahinter verbirgt: „Kunststoffe sind aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken und kommen in den unterschiedlichsten Formen vor. Eines der am häufigsten verwendeten Verfahren zum Herstellen von Kunststoffformteilen ist Spritzgiessen. Dabei wird geschmolzenes Kunststoffgranulat mit hohem Druck in eine Form gespritzt und anschließend zum Erstarren abgekühlt. Diese Formen, die Spritzgießwerkzeuge, bestehen meistens aus unterschiedlichsten Stahl- oder Aluminiumsorten.“
Der Nachteil: Stahl- und Aluminiumwerkformen sind mit einer langen Herstelldauer und hohen Herstellkosten verbunden. Das macht sie bei der Fertigung von Kleinserien, das heißt alles unter 10.000 Teilen, eher unwirtschaftlich. Als Alternative kommen oft Spritzgießwerkzeuge mit sogenanntem Rapid-Tooling-Verfahren zum Einsatz, bei denen das Kunststoffteil schichtweise durch 3D-Druck hergestellt wird. „Hier ist wiederrum das Problem, dass die Werkzeuge nur wenige Zyklen überstehen“, so Hofmann.
Die Lösung: Epoxidharz trifft auf Polymerbeton
In den Laboren des Fachbereichs Ingenieurwissenschaften und Mathematik der HSBI arbeiten die Forschenden daher an einer kostengünstigen, dauerhaften und schnellen Alternative. Darunter Prof. Dr.-Ing Christoph Jaroschek, Professor für Kunststoffverarbeitung, und wissenschaftlicher Mitarbeiter Dennis Kraemer, die Marcel Hofmann bei seiner Abschlussarbeit betreuten. Hofmann: „Als Lösung haben wir eine 2-Komponenten-Materialkombination aus einem Epoxidharz an der Oberfläche und einem Polymerbeton gefunden. Das Epoxidharz ermöglicht eine gute Abformgenauigkeit und Oberflächengüte, der Polymerbeton sorgt für die benötigte Stabilität und Festigkeit des Spritzgusswerkzeugs.“
Mit vielen Versuchsreihen zum Optimum
Bis zum perfekten „Rezept“ musste Marcel Hofmann aber zunächst mehrere Versuchsreihen durchführen. „Die Materialkombination hatte zu Beginn einen zu geringen Wärmeabtransport, das gefertigte Kunststoffteil benötigte also zu viel Zeit zum Abkühlen in der Form.“ Damit verlängerte sich der Herstellungszyklus, was wiederrum weniger wirtschaftlich ist. Um die Wirtschaftlichkeit der an sich vielversprechenden Komponenten zu erhöhen, verringerte Hofmann die Schichtdicke der Epoxidharzmasse und brachte verschiedene Zusatzstoffe ein. „Dadurch konnte der Wärmeabtransport nahezu verdoppelt werden“, so der Absolvent.
Pionierarbeit für die Abschlussarbeit
Hofmann: „Ich fand vor allem die praktische Herangehensweise bei der Abschlussarbeit spannend. Durch die vielen Versuche im Labor, das eigenständige Anmischen der Komponenten und die Herstellung der Formen war die Abschlussarbeit einfach sehr praxisnah. Außerdem wurden am Fachbereich bisher nur wenige Versuche zu Zusatzstoffen durchgeführt. Ich habe also quasi Neuland betreten und durfte ein wenig Pionierarbeit leisten!“ Und seine Arbeit hat sich ausgezahlt: „Meine Bachelorarbeit wurde mit 1,3 benotet, die mündliche Prüfung am Tag der Umbenennung sogar mit 1,0. Darauf bin ich natürlich schon ein wenig stolz“, so Hofmann.
Aus FH Bielefeld wurde HSBI
Die „Hochschule Bielefeld (HSBI)“, bis 19. April dieses Jahres Fachhochschule Bielefeld, ist mit mehr als 10.500 Studierenden die größte Hochschule für Angewandte Wissenschaften in OWL. Sie besitzt Standorte in Bielefeld, Minden und Gütersloh. Das Angebot der sechs Fachbereiche umfasst 75 Studiengänge und reicht von BWL und Ingenieurwissenschaften über Gestaltung, Architektur und Bauwesen bis hin zu Sozialer Arbeit, Pädagogik der Kindheit, Pflege und Hebammenwissenschaft. Studieren kann man klassisch in Vollzeit, praxisintegriert mit Anstellung (und Bezahlung!) in einem Unternehmen oder berufsbegleitend abends und am Wochenende. Die HSBI kooperiert mit 350 Unternehmen in OWL und darüber hinaus und ist international mit mehr als 150 Hochschulen vernetzt.
Bild: Für seine Bachelorarbeit entwickelte Marcel Hofmann ein kostengünstiges und schnell herstellbares Spritzgiesswerkzeug als Alternative zum teuren 3D-Druck. (Foto: P. Pollmeier/HSBI)
