Polyscience AG: Gewichtsreduzierung durch neue Beschichtung

>> Plasmatronic ist ein Beschichtungssystem der Reinhausen Plasma GmbH, mit der beispielsweise im Bereich Fahrzeugelektronik Bauteile eingespart und Bauräume effizienter genutzt werden können. Das System basiert auf dem Plasmadust-Verfahren zur direkten Metallisierung und Beschichtung von Kunststoffen.

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ari. Ob Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor oder Elektroantrieb – einmal sind es die CO₂-Emissionen, das andere Mal die Reichweite, die eine Reduzierung des Fahrzeuggewichts erforderlich machen. Das auf der Plasmadust-Technologie basierende Beschichtungssystem Plasmatronic der Reinhausen Plasma leistet dazu einen entscheidenden Beitrag: Durch die Möglichkeit, funktionale Schichten lösemittelfrei, energieeffizient und trocken direkt auf Kunststoffe, Metalle und andere Materialien abzuscheiden, lassen sich insbesondere im Bereich Fahrzeugelektronik Bauteile einsparen und die immer enger werdenden Bauräume effektiver nutzen. Gleichzeitig bietet das Verfahren das Potenzial, die Wertigkeit im Innenraum des Fahrzeugs zu erhöhen. Kein Wunder also, dass die Technologie beim diesjährigen „Würzburger Automobilgipfel“ mit einem Innovationspreis des Network of Automotive Excellence (NoAE) ausgezeichnet wurde.

Bis zu elf Produktionsschritte notwendig

Die Kundenanforderungen an Komfort und Sicherheit tragen kontinuierlich zu einer Gewichtszunahme der Fahrzeuge bei. Denn dafür ist ein vermehrter Einsatz elektrischer und elektronischer Komponenten erforderlich. Daher sind auch in diesem Bereich Lösungen gefragt, die zu einer Gewichtsreduzierung beispielsweise durch die Einsparung mechanischer Bauteile führen. Dies ermöglichen unter anderem räumliche Schaltungsträger, 3D-MIDs (Molded Interconnect Device). Auf ein beliebig geformtes Spritzgussteil, das gleichzeitig als Gehäuse dient, werden elektrische Leiterbahnen aufgebracht und weitere mechanische, elektrische und optische Funktionen wie etwa Antennen, Sensoren, Schalter, Steckverbinder, Tastelemente oder eine EMV-Abschirmung integriert. So entstehen beispielsweise Stellelemente für Sitz und Kopfstütze, Radarsensoren für die Abstandskontrolle und adaptive Geschwindigkeitsregelung, Lenkradbedienschalter und vieles mehr. Vom spritzgegossenen Kunststoffteil bis zum fertigen Schaltungsträger sind bei gängigen Herstellungsverfahren jedoch bis zu elf Produktionsschritte erforderlich.

Metallisierung durch kaltaktives Atmosphärendruckplasma

Im Vergleich dazu lassen sich mit der inlinefähigen Plasmatronic-Anlage die erforderlichen Prozessschritte reduzieren. So entfallen beispielsweise galvanische Prozesse oder Laserarbeitsschritte zur Strukturierung. Denn das trockene und lösemittelfreie Beschichtungsverfahren ermöglicht, verschiedenste Materialien, beispielsweise Kuper, Gold, Zinn, Aluminium, Zink, Metall-Legierungen, Kunststoffe sowie Metall-/Kohlenstoff-Verbindungen als Mikro- oder Nanopulver aus einem kalt-aktiven Plasma unter Atmosphärendruck direkt auf das Kunststoffteil prozesssicher abscheiden.

Für die Schichtabscheidung hat das Regensburger Unternehmen einen speziellen, kaltaktiven Plasmaerzeuger entwickelt, der unter Umgebungsdruck arbeitet. Die Temperatur auf der Kunststoffoberfläche liegt zwischen 120 und 250°C. Daraus resultiert eine sehr substratschonende Beschichtung bei vergleichsweise geringem Energiebedarf. Die kontinuierliche Zuführung des Beschichtungspulvers erfolgt durch eine speziell entwickelte Zerstäuber- undFördertechnologie. Dabei werden die Pulveragglomerate erst unmittelbar vor der Injektion in den Plasmastrahl durch Energiezufuhr zerstört. Dies sorgt in Kombination mit dem einstellbaren, gleichmässigen Partikelfluss für homogene und reproduzierbare Schichtdicken zwischen 1 und 1000 µm. Die Prozessgeschwindigkeit liegt bei bis zu 150 Metern pro Minute. Durch die einfache Prozessführung, die Verkürzung der Prozessketten und den geringen Platzbedarf bietet das Plasmatronic-System bei der Herstellung von 3D-MIDs ein enormes Rationalisierungspotenzial.

Leiterbahnen statt Kabel

Vorteile bietet die Technologie der Direktmetallisierung auch bei der Verkabelung in Fahrzeugen. So lassen sich Leiterbahnen beispielsweise auf Bauteilen im Motorraum sowie auf der Rückseite des Armaturenbretts aufbringen. Im Türbereich applizierte Leiterbahnen eigenen sich für den Anschluss von Lautsprechern und elektrischen Fensterhebern oder auch für die Integration einer Heizung.

Schichten für den Korrosions- und Verschleissschutz

Da sich mit der Plasmadust-Technologie praktisch alle Materialien verarbeiten lassen, die in Pulverform gebracht werden können und schmelzbar sind, eignet sich das Verfahren auch zur Abscheidung von Schichten für die EMV-Abschirmung sowie den Korrosions- und Verschleissschutz. Zu den Anwendungen zählen hier beispielsweise Bremsscheiben oder die gezielte Applikation eines Korrosionsschutzes an Schweissnähten oder –punkten etwa an der B-Säule. Dadurch lassen sich konventionelle Zinkbäder und die damit verbundenen Nachteile wie Temperaturbelastung des Bauteils umgehen.Die zahlreichen Möglichkeiten, die das Plasmatronic-System bietet, um Ablast- und Rationalisierungspotenziale im Fahrzeugbau umzusetzen, haben auch die unabhängige Jury des diesjährigen NoAE Innovationswettbewerbs überzeugt. Sie hat die innovative Beschichtungstechnologie aus Regensburg mit einem Preis ausgezeichnet. <<

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