HSBI erhält Zwei-Komponenten-Spritzgießmaschine für Forschung und Lehre in der Kunststofftechnik als Spende

Bielefeld (hsbi). Manchmal ergeben sich aus der Verbindung von Theorie und Praxis an der HSBI Angebote, die man nicht ablehnen kann: Anfang 2025 machte ein Student des berufsbegleitenden Studiengangs Maschinenbau seinen Praktikumsleiter Johannes Brikmann darauf aufmerksam, dass sein Arbeitgeber Wolf PVG möglicherweise eine neuwertige Zwei-Komponeneten-Spritzgießmaschine abzugeben habe. Brikmann kontaktierte die zur Mindener Melitta Group gehörende Firma und erhielt eine unerwartete Antwort: Das Unternehmen biete die Maschine dem Fachbereich Ingenieurwissenschaften und Mathematik sogar als Spende an: „Damit eröffnen sich ganz neue Möglichkeiten in Forschung und Lehre“, freut sich Professor Dr. Christoph Jaroschek, Mitglied in BIfAM und der AG Bielefelder Kunststofftechnik. Für ihn schließt sich mit der Maschinenspende nach 27 Berufsjahren ein Kreis.

Spende eröffnet neue Möglichkeiten in Forschung und Lehre

Denn es gab schon einmal eine Maschine für den Spritzguss mit zwei Komponenten (2-K) am Fachbereich Ingenieurwissenschaften und Mathematik. Die stand aber noch am alten Standort in der Wilhelm-Bertelsmann-Straße vor dem Umzug ins Hauptgebäude. „Das war eine selbstgebastelte Lösung, die wir nicht mitnehmen konnten“, erinnert sich Johannes Brikmann, der als wissenschaftlicher Mitarbeiter der Arbeitsgruppe Bielefelder Kunststofftechnik Studierende bei der praktischen Arbeit mit den Maschinen anleitet. Eine neue, originale 2-K-Spritzgießmaschine stand deshalb längst auf seinem Wunschzettel. „Aber die Anschaffung von Großgeräten ist teuer, deshalb haben die Maschinen Vorrang, die für Grundlagen- oder innovative Verfahren unverzichtbar sind.“

Neue Großgeräte für die Ingenieurwissenschaften sind enorm teuer

Da kam das Angebot der Firma Wolf PVG gerade recht. Als Unternehmen der Melitta Group ist der Systemlieferant mit Standorten in Minden, Spenge und Polen spezialisiert auf Bauteile rund um den Staubsauger wie etwa Staubsaugerbeutel oder Halteplatten aus Kunststoff. „Für uns sind Forschung und Lehre an den Hochschulen besonders wichtig, sie bringen Innovationen und gut ausgebildete Fachkräfte in die Wirtschaft“, sagt Dr. Wolfgang Czado, Leiter der Forschung und Entwicklung. Grund genug für das Unternehmen, den Bereich Kunststofftechnik an der HSBI mit einer rund 80.000 Euro teuren 2-K-Spritzgießmaschine von Engel zu unterstützen.

Altes Verfahren für neue Kunststoffe mit höherem Rezyklatanteil

Seit Oktober steht die neue Maschine in der Experimentierhalle der HSBI, knallgrün, nicht zu übersehen. „Das Verfahren ist allerdings nicht neu, es wurde bereits in den 1970er Jahren entwickelt“, sagt Christoph Jaroschek. Der Professor und Sprecher der Arbeitsgruppe Kunststofftechnik öffnet ein Schiebefenster an der Maschine und gibt den Blick frei ins Innere. „Es erlaubt, ein Bauteil aus zwei verschiedenen Kunststoffkomponenten zu gießen, etwa in unterschiedlichen Farben oder Härtegraden. Wie zum Beispiel eine Zahnbürste“, erklärt der Kunststoffexperte und zeigt auf die Ausgänge von zwei Einspritzaggregaten. „In den beiden Aggregaten befinden sich die Schmelzen der verschiedenen Komponenten. Sie werden nacheinander über eine Düse in die jeweilige Form – wir sagen Werkzeug dazu – gespritzt.“ Auch wenn das Verfahren nicht neu ist – gerade im Zuge der Kreislaufwirtschaft erlebt es derzeit eine Renaissance. „Denn eine der beiden Kunststoffkomponenten kann durchaus ein Rezyklat sein, also ein Kunststoff aus recyceltem Material“, erläutert Prof. Dr.-Ing. Martin Schäfers, frischberufener Professor für Kunststofftechnik an der HSBI. Das ist nicht nur nachhaltiger, sondern oft auch günstiger.

Spende ermöglicht wieder Sandwich-Spritzguss an der HSBI

Insbesondere für die Arbeit mit Rezyklaten eignet sich das Sandwich-Spritzgießverfahren der neuen Maschine: dabei wird für die Oberfläche Neumaterial genutzt, während der Kern aus rezykliertem Kunststoff gegossen wird.

Sind Rezyklate im Spiel, kommt gerne das Sandwich-Verfahren zum Einsatz, eine Variante des 2-K-Spritzgusses, bei dem Kern und Oberfläche eines Bauteils aus unterschiedlichen Materialien bestehen. „Für die Oberfläche wird hochwertiges Neumaterial genutzt, während für den Kern das günstigere Recycling-Material eingesetzt wird“, erläutert Christoph Jaroschek das Prinzip. Dabei wird zuerst das Oberflächenmaterial eingespritzt, es legt sich an die kühleren Wände der Form, beginnt auszuhärten und wird vom anschließend eingespritzten Kernmaterial bis in die letzten Winkel weitergetrieben. Mit einem Nachteil. Jaroschek zieht aus einem Karton ein kleines Flugzeugmodell aus Kunststoff und streicht über die Tragflächen: Eine kleine Unebenheit wird spürbar. „Man sieht den Umschaltvorgang. Der Moment, wenn vom einen Aggregat auf das andere umgeschaltet wird, schlägt sich als kleine Erhebung auf dem Bauteil wieder.“

Der Einsatz von Rezyklaten wird zum Anstoß für neue Forschungsfragen

Als junger Forscher wollte er das nicht hinnehmen und entwickelte das Mono-Sandwichverfahren: Vereinfacht gesagt werden hierbei die beiden unabhängige Aggregate so miteinander verbunden, dass die beiden Komponenten ohne Unterbrechung direkt hintereinander eingespritzt werden können. „Die Pause durch das Umschalten zwischen den Aggregaten fällt weg, und damit verschwindet auch die kleine Unebenheit auf dem Bauteil“, beschreibt Jaroschek den Vorteil des Verfahrens, das er 1989 patentieren ließ. Inzwischen ist das Patent abgelaufen, die Forschung zu Sandwich-Verfahren ist aber überschaubar geblieben. Dabei ergeben sich vor allem durch die gesetzlichen Vorgaben für den Einsatz von Rezyklaten viele neue Forschungsfragen: „Welche Rezyklate eignen sich wofür, wie hoch kann der Anteil an recyceltem Material sein, ohne Abstriche an die Qualität, wie lassen sich Rezyklate am besten mit Neumaterial kombinieren?“, nennt Martin Schäfers Beispiele, die mit Hilfe der 2-K-Spritzgießmaschine künftig untersucht werden könnten. Der Professor sieht hier großes Potential für die Bielefelder Forschenden: Neben der eigenen Arbeitsgruppe kommen hier vor allem die Technologiescouts des Transferprojekt InCamS@BI infrage. Das interdisziplinäre Team aus Forschenden von HSBI und Uni Bielefeld beschäftigt sich neben der Schaffung neuer Transferstrukturen auch mit der Integration von Kunststoffen in die Circular Economy. Hier könnten die erweiterten Möglichkeiten der Maschine helfen, sich neuen Anfragen aus der Unternehmenspraxis zuzuwenden.

Auch in der Lehre ergeben sich neue Perspektiven

Aber die neue 2-K-Maschine wird auch die Lehre bereichern. „Klar“, sagt Johannes Brikmann. „In den Praktika können wir nun auch 2-K-Prozesse zeigen und anwenden, nicht nur das 1-K-Standard-Spritzgießen. Das erweitert das praktische Wissen der Studierenden.“ Nicht nur das. Christoph Jaroschek zeigt eine kleine Schütte, wie sie etwa für Zucker oder Mehl in der Küche verwendet wird: Neben klarsichtigem Kunststoff zieht sich eine helle Schicht durch das Bauteil. „Dadurch, dass deutlich sichtbar zwei verschiedene Komponenten verwendet wurden, lässt sich das Strömungsverhalten des Kunststoffs nachvollziehen. Man erkennt, bis wohin er fließt, wie er sich verteilt.“ Grundlegende Erkenntnisse, die das Verständnis der physikalischen Prinzipien beim Spritzgießen befördern und die Anwendung erleichtern.

Für Christoph Jaroschek schließt sich nach 27 Berufsjahren ein Kreis

Ende Februar 2026 wird Jaroschek pensioniert. Er schließt das Schiebefenster der 2-K-Spritzgießmaschine und schaut ein wenig wehmütig. „Ein bisschen schade, dass ich sie nur noch kurz nutzen kann.“ Er lacht. „Aber es ist auch ein schöner Abschluss, dass zum Ende meiner Dienstzeit hier mit dem weitergearbeitet werden kann, womit ich angefangen habe!“ (mkl)

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