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Revolutionäres neues Verfahren für die Metallisierung von Kunststoffteilen

Metallisierte Kunststoffteile haben die gleiche hochwertige Anmutung wie verchromte Metallkomponenten. Ihre Herstellung ist aber im Vergleich kostengünstiger. Sie werden deshalb etwa im Automobilbau für Kühlergrills oder Spiegelkappen, aber auch für elektronische Geräte und Badarmaturen verwendet. Oerlikon Balzers hat eine umweltfreundliche Methode für die Metallisierung von Kunststoffteilen entwickelt. Die ePD™-Technologie ermöglicht es, Kunststoffteile kosteneffizient und ressourcenschonend zu metallisieren. Darüber hinaus bietet diese innovative Technologie aber auch zusätzliche Möglichkeiten für neuartige Designs und Funktionalitäten.

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Mit einer metallenen Schicht überzogene Kunststoffteile erstrahlen im edlen Chrom-Look. Das macht sie zum beliebten Designelement für Autos, Elektrogeräte, Küche oder Bad. Damit werden heute unter anderem Kühlergrills, Spiegelkappen, Türgriffe oder Zierleisten von Fahrzeugen veredelt. Aber auch Druckknöpfe oder Abdeckungen für HiFi-Anlagen, Mobiltelefone und Kaffeemaschinen sowie Duschbrausen werden so beschichtet.EPD_1

ePD ist die nachhaltige Metallisierungs-Lösung für die Automobilindustrie.

Dass in all diesen Bereichen Kunststoff zunehmend Metall als Grundmaterial ersetzt wird, hat gute Gründe: „Kunststoffe sind leicht und korrosionsbeständig. Hinzu kommt, dass die Teile im Spritzgussverfahren viel günstiger hergestellt werden können“, fasst Bernd Fischer, Head of Oerlikon Balzers, die wichtigsten Vorteile metallisierter Kunststoffe zusammen.

Umweltfreundliche Produktionsprozesse

Für das Metallisieren kamen bisher überwiegend sogenannte galvanische Verfahren zur Anwendung. In einem elektrolytischen Bad werden dabei Metall-Ionen auf die Kunststoffteile abgeschieden. Der nasschemische Prozess verwendet jedoch schädliche Substanzen wie Chromderivate oder Nickel. Die Europäische Union beabsichtigt denn auch, den Einsatz bestimmter Chromderivate einzuschränken. Sogar Verbote können künftig nicht ausgeschlossen werden. In Wachstumsmärkten wie Brasilien oder China ist das Bewusstsein für Umweltthemen heute viel ausgeprägter als noch vor einigen Jahren. Die Installation einer neuen Galvanikanlage ist deshalb auch in diesen Ländern inzwischen deutlich erschwert.

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ePD eröffnet neue Horizonte bei der Innenausstattung von Fahrzeugen, z.B. kapazitive Sensoren

Entsprechend suchen die Automobilbranche sowie die Elektronik- und Sanitärindustrie nach nachhaltigen Alternativen. Oerlikon Balzers, ein Geschäftsbereich im Segment Surface Solutions des Oerlikon Konzerns, hat jetzt eine besonders innovative Methode für das Metallisieren von Kunststoffteilen entwickelt. Das sogenannte ePD-Verfahren („embeddedPVD for Design Parts“) ist umweltfreundlich und kommt ohne schädliche Chromderivate oder Nickel aus. Bei der Beschichtung mit ePD entstehen keine Schwermetallabfälle und keine kontaminierten Abwässer. „Wir sind überzeugt, dass diese Technologie überall auf der Welt mit weniger kostspieligen oder komplizierten Auflagen installiert werden kann.“, präzisiert Helmut Rudigier, Chief Technology Officer bei Oerlikon Balzers.

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Die attraktive Farbpalette und besonderen Eigenschaften wie Korrosionsbeständigkeit, Licht- und Radar-Durchlässigkeit machen ePD zur idealen Lösung für Automobilanwendungen im Außenbereich.

Der neue Prozess schont Kosten und Ressourcen

Beim ePD-Verfahren wird die Metallschicht zwischen zwei Schichten aus UV-Lack aufgetragen. Die untere Schicht gleicht Unebenheiten aus, die beim Spritzgiessen entstehen, die obere Lackschicht dient als wirksamer Schutz vor Umwelteinflüssen. Für die dazwischen liegende Metallschicht kommt das PVD-Verfahren (Physical Vapor Deposition) zum Einsatz, das ausschliesslich umweltfreundliche Substanzen verwendet.

Der Prozess ist zudem noch ressourcenschonender: Die aufgetragene metallene Schicht ist nur rund 0.2 Mikrometer dick. Zum Vergleich: Beim Galvanisieren werden Schichten von bis zu 60 Mikrometern Dicke abgeschieden. Schliesslich lassen sich mit ePD-beschichtete Kunststoffteile am Ende ihres Produktlebenszyklus auch problemlos wiederverwerten.

Die Hersteller profitieren aber nicht nur von einem ressourcenschonenderen Prozess, sondern sie können auch Kosten sparen. Komponenten die lackiert oder metallisiert werden müssen, benötigen kein separates Spritzgusswerkzeug für den Metallisierungsprozess. Wird ePD zudem nahtlos in eine Fertigungslinie integriert, ergeben sich weitere Einsparpotenziale, weil die Halbfabrikate nicht mehr transportiert werden müssen.

Flexibel und korrosionsbeständig

Die wesentlich dünnere Metallschicht bringt entscheidende Zusatzvorteile: Sie ist flexibel und kann auch für Strahlungen wie Licht oder Radar transparent hergestellt werden. Aufgrund der Flexibilität können die Teile bis zu einem gewissen Grad gebogen oder gestreckt werden. Dies erlaubt beispielsweise eine einfachere Anpassung einer Standardkomponente an ein spezifisches Design. Vor allem beim Einsatz im Aussenbereich von Fahrzeugen erhöht die Biegsamkeit zudem die Sicherheit. Kommt es zu einem Zusammenstoss eines Fussgängers mit einem metallisierten Kühlergrill, entstehen selbst bei einem Bruch keine Splitter oder scharfe Kanten.

Trotz der dünnen Schicht überzeugt das ePD-Verfahren aber auch durch eine hohe Korrosionsbeständigkeit: Im sogenannten „Russian Mud Test“ wurde der Nachweis erbracht, dass so beschichtete Teile selbst stark korrosive Salze aushalten, wie sie etwa zur Beseitigung von Eis auf den Strassen Russlands oder Kanadas eingesetzt werden.

Die Schichten ermöglichen innovative Funktionen

Für die Hersteller entscheidend ist zudem die Möglichkeit, mit den Schichten innovative zusätzliche Funktionen zu erzeugen, die mit der Galvanotechnik nur beschränkt möglich sind. Ein Beispiel dafür sind radartransparente Verkleidungen. So lässt sich etwa hinter einem mit einer ePD-Schicht veredelten Kühlergrill problemlos ein Radarsensor für die Messung der Entfernung zum Vorderfahrzeug einbauen. Denkbar sind auch Tür- oder Kofferraumgriffe mit eingebauter Sensorik für das automatische Öffnen der Türen. Weil die Schichten lichttransparent hergestellt werden können, lassen sich auch Symbole in hinterleuchtete Tasten einbringen. Die neue Technik ermöglicht auch völlig neuartige Designs, weil sich unzählige Farbnuancen und optische Effekte realisieren lassen. All dies ermöglicht den Unternehmen aus der Automobil- oder Elektronikindustrie, sich mit innovativen Produkten noch wirksamer in ihren hart umkämpften Märkten zu differenzieren.

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Die INUBIA I ist eine voll integrierte, automatische Anlage für die Metallisierung von Kunststoffteilen in grossen Mengen.

Als Dienstleistung oder in die Produktionslinie der Industrie integriert

Schon in den nächsten Jahren könnte das ePD-Verfahren zum neuen Industriestandard für das Metallisieren von Kunststoffteilen werden. „Es handelt sich in jeder Hinsicht um eine substituierende Technologie mit einem enormen Potenzial in einem stark wachsenden Markt“, ist Rüdiger Schäfer, Head of ePD Technology bei Oerlikon Balzers überzeugt.

Das Segment Surface Solutions bietet seinen Kunden das neue Verfahren auf zwei unterschiedlichen Wegen an. Einerseits sollen ausgewählte Beschichtungzentren des Segments die Metallisierung als Dienstleistung anbieten – in der gewohnt hohen Qualität und mit schnellen Durchlaufzeiten.

Andererseits lässt sich das vollautomatisierte und integrierte Beschichtungssystem auch in die Produktionslinien der Industrie integrieren. Interessant ist das vor allem für grosse Automobilzulieferer, die ihre Kunststoffteile heute in der Regel von einem externen Partner galvanisch behandeln lassen. Mit ePD können sie diesen Prozessschritt wieder selbst anbieten und ihre Wertschöpfung erhöhen. „Weil dann keine Transportwege mehr anfallen, lassen sich die Produktionslogistik vereinfachen und Einsparpotenziale nutzen“, analysiert Schäfer. Darüber hinaus können die Zulieferer ihren Kunden mit einer eigenen ePD-Anlage aber auch eine breitere Palette von innovativen Lösungen anbieten – sowohl im Bereich des Designs als auch mit neuen, innovativen Funktionen.

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