Technische Bauteile auf Polymerbasis müssen heute nicht nur anspruchsvolle mechanisch-strukturelle Eigenschaften erfüllen, sondern verschiedene Funktionen integrieren, um hybride Systeme zu erhalten, die komplexe Aufgaben ausführen oder über ihren Lebenszyklus hinweg anpassungsfähig sind. Es gilt also, die übliche Trennung zwischen Struktur- und Funktionswerkstoffen aufzulösen.

Dies stellt eine große Herausforderung dar, insbesondere dann, wenn einzelne Materialien ihre funktionalen Strukturen nur auf unterschiedlichen Längenskalen und mit unterschiedlichen Verarbeitungsmethoden ausbilden. Typischerweise sind weder die Materialien noch die Verarbeitungstechnologien miteinander kompatibel.

Vor diesem Hintergrund müssen hybride Werkstoffe konventionell und sequentiell aus Einzelkomponenten hergestellt und anschließend zu einem Werkstoffsystem zusammengefügt werden.

Ziel der vorgestellten Arbeit ist es, zunächst inkompatible Fertigungsverfahren wie das Großserien-Spritzgießen mit präzisen additiven Fertigungsverfahren zu kombinieren, um funktionale Hybridmaterialien mit reduziertem Montageaufwand herzustellen.

Im Fokus steht dabei das Überdrucken von Spritzgussteilen mit Mikrostrukturen mittels Projektionsmikrostereolithographie (PµSL), um assemblierte Hybridsysteme mit unterschiedlichen Steifigkeiten, z. B. flexibel/flexibel oder flexibel/steif, zu erzeugen, die eine ganzheitliche Modifikation der mechanischen Eigenschaften des Materials und eine gezielte Verstärkung ermöglichen.

Ein weiterer Aspekt ist die Untersuchung des Einflusses der Oberflächenrauhigkeit auf das Schälverhalten des Hybridmaterials.

English version - Technology fusion

Nowadays, polymers-based technical components not only have to fulfil demanding mechanical-structural properties, but need to integrate different functions and functional groups to yield hybrid systems that fulfil complex operations or are adaptive over their life cycle. It is thus to dissolve the usual separation between structural and functional materials.

This poses a great challenge, particularly when individual materials only form their functional structures on different length scales and different processing methods. Typically, neither the materials nor the processing technologies are compatible with each other. Against this background, hybrid materials must be conventionally and sequentially manufactured from individual components followed by their assembly into a materials system.

The aim of the presented work is to combine initially incompatible manufacturing processes such as high-volume injection molding with precise additive manufacturing processes to produce functional hybrid materials with reduced assembly efforts. Here, we focus on overprinting of injection-molded parts with microstructures via projection microstereolithography (PµSL) to generate assembled hybrid systems with different stiffnesses, e.g., flexible/flexible or flexible/rigid materials, allowing holistic modification of the material's mechanical properties and selective reinforcement. As a further aspect, the influence of the surface roughness on the peeling behavior, of the hybrid material is investigated.