Best-Practice-Lösungen

Kunststoffbauteile mit matter Textur, Einsparung von Arbeitsschritten wie Lackieren – die Beschichtung von Spritzgießwerkzeugen bietet weit mehr als Verschleißschutz. Oerlikon Balzers, Spezialist für die Veredelung von Oberflächen, ist mit Unternehmen und Instituten in Verbindung und hat auf dieser Basis das Verfahren zur Beschichtung texturierter Werkzeugoberflächen weiterentwickelt. Spezielle PVD-Hartstoffschichten schlagen zwei Fliegen mit einer Klappe: Mit entsprechend behandelten Werkzeugen lassen sich allein durch den Spritzgussprozess matte Oberflächeneffekte reproduzierbar erzeugen und das Lackieren entfällt.

Kunststoffbauteile mit matten Oberflächen setzen heute Trends im und um das Auto. Um solche Texturen mit bestimmten Glanz-, Rauigkeits- und Farbwerten herzustellen, werden Spritzgusswerkzeuge mit speziellen Ätz- und Erodierverfahren behandelt. In der Serienproduktion von Komponenten aus abrasiv wirkenden Kunststoffen verschleißen sie jedoch schnell. Die Folgen: Glanzstellen auf den gefertigten Teilen, teures Nachlackieren, hoher Wartungsaufwand für die Werkzeuge. Spezielle PVD-Hartstoffschichten (Physical Vapor Deposition) verhindern dies und schlagen zwei Fliegen mit einer Klappe. Mit entsprechend behandelten Werkzeugen lassen sich allein durch den Spritzgussprozess matte Oberflächeneffekte reproduzierbar erzeugen und das Lackieren einsparen. Auch sinken Bauteilausschuss, Wartung sowie Maschinenstillstände deutlich und die Produktivität steigt. Wie groß dieser Nutzen werden kann, zeigt sich an der Fertigung des Fensterrahmens für den Ford Mondeo. Hier wurde im Jahr 2002 erstmals das Potenzial neuartiger festhaftender Titanaluminiumnitrid (TiAlN)-Schichten auf „weichen“ Werkzeugoberflächen erprobt. Wegen der hohen Verschleißwirkung des glasfaserverstärkten Kunststoffes (PC/PBT 30%GF) änderte sich der Glanzgrad der feintexturierten Oberfläche schon nach 10.000 Schuss. Durch den Einsatz der extrem harten (3.400 HV) PVD-Schicht Balinit Lumena stieg die Standzeit bis heute auf über 1,7 Millionen Schuss ohne Nacharbeiten. Oerlikon Balzers, Entwickler dieser Schicht und Spezialist für die Veredelung von Oberflächen, untersucht seit geraumer Zeit gemeinsam mit führenden Unternehmen und Instituten den Zusammenhang von Kunststoffen, Oberflächentexturen und Beschichtungen. Auf dieser Basis wurden Verfahren zur Beschichtung texturierter Werkzeug-oberflächen weiterentwickelt. So lassen sich matte Oberflächen mit Glanzgraden von 1 bis 2, wie sie im Automobilbau zunehmend verlangt werden, auf handelsüblichen Kunststoffen (zum Beispiel ABS, PA 6, ABS/PA) heute sicher herstellen. Wurden dazu früher hauptsächlich Werkzeuge aus gehärtetem Stahl veredelt, bestätigt sich in den letzten Jahren der erfolgreiche Einsatz spezieller Hartstoffschichten wie Balinit Lumena auf polierten und strukturierten Oberflächen vergüteter Werkzeugstähle. „Wir können Großwerkzeuge bis zu einem Gewicht von drei Tonnen industriell beschichten“, so Frank Mumme, Produktmanager von Oerlikon Balzers in Bingen. Automobilzulieferer ersparen sich dadurch teures Lackieren und nutzen die Technologie bereits zur Herstellung von Blinkerschaltern, Heckspoiler, Schaltkulissen oder Konsolen für Klimaanlagen. Frank Mumme: „Die Einsatzbeispiele zeigen: Verzehnfachte Standzeiten von über 500.000 Schuss für anspruchsvolle Oberflächen sind üblich. Aufwand und Kosten für Wartung, Instandhaltung, Lagerung und Personal-einsatz sinken deutlich. Die Güte der gefertigten Teile gewinnt mit der Qualität der Werkzeugoberflächen. Und die zuverlässigeren Werkzeuge sorgen für weniger ungeplante Ausfälle und damit höhere Liefertreue.“

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