Die UltraPLAS®-Beschichtung, entwickelt von Fraunhofer-Forschern, setzt neue Maßstäbe im Spritz- und Druckgießen. Diese ultradünne, harte und nachhaltige Beschichtung ermöglicht die Herstellung spiegelglänzender Oberflächen und optimiert die Produktionsprozesse.
Eine Herausforderung beim Spritzgießen technischer Kunststoffteile ist die Reduktion von Entformungskräften und Belagsbildung. Dies ist besonders relevant bei der Fertigung von Bauteilen mit hochglänzenden Oberflächen oder hochdefinierten Mikrostrukturen, wie beispielsweise Kunststofflinsen, Zierblenden oder maßhaltige Stecker.
Im Zinkdruckgießen verhindern zudem Beläge sowie Trenn- und Schmiermittel die Herstellung hochwertiger, glänzender Metalloberflächen. Dies führt zu erheblichen Kosten für die Nachbearbeitung.
Forschung zur Verbesserung der Werkzeugoberflächen
Forscher des Fraunhofer-Instituts für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM untersuchten, wie der Prozess der Beschichtung hochwertiger Werkzeugoberflächen verbessert werden kann. Ziel der durch die Industrielle Gemeinschaftsforschung IGF geförderten Projekte „GlossyCast“ und „UltraTrenn“ war es, die Entformungskräfte und die Belagsbildung auf den Formoberflächen zu reduzieren und dabei den spezifischen Belastungen des Zinkdruck- bzw. Kunststoffspritzgießens dauerhaft standzuhalten.
UltraPLAS® wird mittels eines kalten Plasmaverfahrens als Gradientenschicht auf Werkzeugstahl, Edelstahl und Aluminium aufgetragen. Das Verfahren zeichnet sich durch hervorragende physikalische Eigenschaften aus und bietet eine exzellente Abbildung von nanoskaligen bis hin zu hochglänzenden Oberflächen. Zudem führt der Wegfall externer Trennmittel und die Reduktion der Nachbearbeitungsschritte zu Kosteneinsparungen.
Hochleistungsbeschichtung UltraPLAS®
UltraPLAS® wurde auf Basis der PLASLON®-Antihaftbeschichtung entwickelt, die sich durch hohe Härte (Mohshärte 4,5 - 5,5) und Temperaturbeständigkeit bis zu 230°C auszeichnet.
Die UltraPLAS®-Beschichtung ist durch eine glatte und strukturlose Oberfläche gekennzeichnet, die mittels PE-CVD-Verfahren (Plasma enhanced chemical vapour deposition) aufgebracht wird. Die Beschichtung bietet hervorragende Schichteigenschaften, darunter einen hohen E-Modul (28–32 GPa) und eine hohe Dichte (1,5 g/cm³). Mit einer Mohshärte von 5,5 und einer geringen Oberflächenenergie (< 28 mN/m) sorgt UltraPLAS® für eine optimale Antihaftwirkung.
Zudem ist es den Forschern gelungen, die UltraPLAS®-Beschichtung mit einer besonders geringen Schichtdicke von unter 100 nm zu realisieren.
Praktische Untersuchungen haben gezeigt, dass UltraPLAS® die Entformungskräfte und die Belagsbildung im Spritzgießen reduziert. Dadurch können die Entformungstemperaturen erhöht und der Reibungsanteil verringert werden. Ein weiterer Vorteil ist die einfache und schonende Entfernung der Beschichtung, die eine mehrfache Neubeschichtung ohne Qualitätsverlust ermöglicht.
Verbesserte Wirtschaftlichkeit im Zinkdruckgießen
Die UltraPLAS®-Beschichtung ermöglicht die direkte Herstellung hochwertiger Zinkdruckgussoberflächen und reduziert die Notwendigkeit für zeit- und kostenintensive Nachbearbeitungsschritte. Dies führt zu einer verbesserten Wirtschaftlichkeit und Umweltfreundlichkeit der Produktionsprozesse. Die glatteren Oberflächen reduzieren den Materialverbrauch und die Vorbehandlungszeit für die Galvanisierung erheblich.
