IKV: In-Mould-Metal-Spraying (IMMS) - Integrative Verfahrenstechnik zur Produktion von Kunststoffteilen mit metallischen Bereichen

Kunststoff-Demonstrator mit partiell aufgetragener Zinkschicht - (Bild: IKV).

Das Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) in Industrie und Handwerk an der RWTH Aachen erforscht gemeinsam mit dem Institut für Oberflächentechnik (IOT) der RWTH Aachen einen neuen Ansatz zur Herstellung von Kunststoffteilen mit metallischen Oberflächen. Im Vordergrund steht die Integration und Kombination bekannter Technologien bis hin zu Einstufenprozessen. Das Forschungsprojekt ist Teil des Exzellenzclusters "Integrative Produktionstechnik für Hochlohnländer" an der RWTH Aachen, gefördert von der DFG.

Die Arbeiten zum sogenannten In-Mould-Metal-Spraying (IMMS) haben 2013 begonnen. Im ersten Jahr konnte die grundsätzliche Machbarkeit des Verfahrens anhand hinterspritzter Kupferschichten nachgewiesen werden, während 2014 erste plattenförmige Bauteile mit einer gezielten partiellen Zinkoberfläche ausgestattet wurden. Im laufenden Jahr liegt der Fokus der Untersuchungen darauf, die Reproduzierbarkeit der Kavitätsbeschichtung zu erhöhen. Dazu wurden verschiedene Stahltypen und Oberflächenvorbehandlungen untersucht. Dabei hat sich insbesondere der positive Einfluss einer verringerten Oberflächenrauheit des Werkzeugeinsatzes auf die Transferierbarkeit der gespritzten Schicht gezeigt. Ein vollständiger sowie partieller Transfer von Zinkschichten auf unterschiedlichen technischen Kunststoffen konnte ebenfalls erfolgreich realisiert werden. Der Einfluss der Schmelzeviskosität und die damit zusammenhängenden Spritzgießparameter auf die Transferierbarkeit soll Gegenstand zukünftiger Untersuchungen sein.

Das In-Mould-Metal-Spraying (IMMS) verfolgt die Kombination aus Spritzgießen und thermischem Metallspritzen. Dabei wird in einem ersten Schritt eine Metallschicht inline mittels thermischen Spritzens auf bestimmte Bereiche der Kavitätsoberfläche im Spritzgießwerkzeug (in-mould) aufgetragen. Im nächsten Schritt wird diese Metallschicht mit Kunststoff hinterspritzt. Metallschicht und Kunststoff werden anschließend als Kunststoffbauteil mit integrierter partieller Metalloberfläche gemeinsam entformt. Verglichen mit den etablierten Verfahren zur Metallisierung von Kunststoffspritzgießbauteilen wie PVD-Beschichtung, dem Einsatz elektrisch leitfähiger Kunststoff-Compounds oder dem Überspritzen (Overmoulding) von Metallgittern erlaubt der neue integrative Verfahrensansatz höhere Designfreiheiten bei gleichzeitig sehr guten elektrischen Eigenschaften.

Mit dem neuen Verfahren IMMS ergeben sich vielfältige Anwendungen in den Bereichen Elektronik und Elektrotechnik, Dekoration und Wärmemanagement. So ist die Herstellung von Motorsteuergeräten aus Kunststoff mit integrierter elektromagnetischer Abschirmung denkbar. Interieur-Bauteile im Automotive-Bereich können mit einer partiellen Metalloberfläche zur Generierung eines "cool-touch"-Effekts versehen werden oder spritzgegossene Kühlkörper können durch eine metallisierte Außenhaut eine höher Kühlleistung erzielen.

Weitere Informationen: www.ikv-kolloquium.de, www.ikv-aachen.de

28. Internationales Kolloquium Kunststofftechnik, 24.-25.02.2016, Aachen

Institut für Kunststoffverarbeitung, Aachen

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