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Plasmatreat: Schlüsselfertige Plasmaeinheit für sichere Kunststoff-Metall-Verbunde

Die Grenzfläche zwischen Kunststoff und Metall ist ein Risikofaktor, der Spritzgussherstellern bei der Produktion von Hybridbauteilen vor besondere Herausforderungen stellt. Insbesondere korrosive Medien können im Laufe der Zeit über die Grenzfläche in das Bauteil eindringen, es schädigen oder sogar zur Delamination führen.

 

Für dieses Problem eine Lösung zu finden, war das Ziel der Systempartner Plasmatreat und Akro-Plastic. Dem Plasmaspezialisten und dem Kunststoffhersteller ist es nach zweijähriger Forschungsarbeit gelungen, ein Verfahren zu entwickeln, bei dem die Zusammensetzung einer im Atmosphärendruck erzeugten plasmapolymeren anti-korrosiv wirkenden Schicht, die Rezeptur der Kunststoff-Compounds und die Prozessparameter so aufeinander abgestimmt wurden, dass ein langzeitstabiler mediendichter Verbund des Spritzgießbauteils entsteht.

 

Bei der maschinellen Umsetzung des Verfahrens standen für das Plasmaunternehmen die Kompaktheit des Multi-Komponenten-Vorbehandlungssystems und seine einfache Integration in eine kontinuierliche Fertigungslinie an erster Stelle. Mit der vollautomatischen Plasmazelle PT1200, die an jede handelsübliche Spritzgießmaschine angepasst werden kann, haben die Systempartner ihr Ziel erreicht. Mit ihr soll nicht nur ein besonders schneller, sondern auch kontinuierlicher Fertigungsprozess für die Spritzguss-Serienproduktion von Kunststoff-Metall-Bauteilen möglich sein. Die Zelle beinhaltet neben Generator und Roboter auch die Steuerungstechnik sowie eine PCU (Plasma Control Unit) und die Plasmajets.

 

Das Plasma-System selbst besteht aus zwei getrennten Plasmadüsen. Ein Roboter - oder bei kleineren Varianten ein XY-Achssystem - führt den Metalleinleger zunächst unter die Openair-Plasmadüse, wo seine Oberfläche von jeglichen Kontaminationen gereinigt und simultan aktiviert wird. Im direkten Anschluss erfolgt die funktionale Beschichtung aus der zweiten Plasmadüse. Grundlage dieses Beschichtungsprozesses ist die von Plasmatreat vor mehreren Jahren gemeinsam mit dem Fraunhofer IFAM, Bremen, entwickelte und patentierte PlasmaPlus-Technologie bei der mit Hilfe eines dem Plasma zugegebenen Precursors funktionale Schichten erzeugt werden.

 

Der Zeitaufwand für die Vorbehandlung des Metalls sei minimal, Plasmareinigung und Plasmabeschichtung nur eine Frage von Sekunden. Auch deshalb könne der trockene, umweltfreundliche Prozess die bei der Hybrid-Spritzgießtechnik häufig angewandten Reinigungs- und Primarverfahren vollständig ersetzen. Da Arbeitsschritte wie Zwischenlagerung oder Trocknungsprozesse entfallen, können die Bauteile sofort nach ihrer Beschichtung weiterverarbeitet werden. Den Transport der Metalleinleger von der Plasmazelle zur Kunststoff-Spritzgießanlage übernimmt dabei ein kleines Förderband. An seinem Ende nimmt ein zweiter Roboter das Bauteil auf und legt es nach kurzer Erwärmung unter einer Induktionsheizung in das Spritzgießwerkzeug. Hier soll die PlasmaPlus-Schicht schließlich die haftungsstarke, stoffschlüssige Verbindung von Metall und Kunststoff bewirken.

 

Gemeinsam mit den Messepartnern Kuka, Arburg und Krallmann werden Plasmatreat und Akro-Plastic auf der K 2016 den neuen Plasma-Hybrid-Prozess live demonstrieren und ein Bauteil aus einem mit PA6 GF30 angespritzten Edelstahl produzieren.