Neue Materialkombinationen

Verbinden, was bisher nicht verbunden werden konnte

Geht es darum, schwierig zu fügende Kunststoffe mit Metallen und anderen Werkstoffen zu verbinden, kann die Plasmadust-Technologie eine Lösung anbieten: Mit dem Verfahren sollen sich Materialkombinationen und Verbindungen realisieren lassen, die bisher nicht herstellbar waren.

Die Mikroskopaufnahme zeigt das abgeschiedene LDPE auf dem Aluminiumsubstrat.

Hybridbauteile aus Metallen und Kunststoffen sind auf dem Vormarsch. Sie verbinden die Stärken der jeweiligen Werkstoffe und bieten Vorteile wie Gewichtreduzierung, Kostensenkung und Verringerung des Montageaufwands. Allerdings lassen sich nicht alle Kunststoffe, beispielsweise HDPE (High-Density-Polyehtylen), mit Metallen fügen. In diesen Fällen soll die Plasmadust-Technologie von Reinhausen Plasma neue Perspektiven eröffnen. Sie ermöglicht laut Unternehmen die materialschonende Abscheidung pulverförmiger Kunststoffe auf dem Metall, durch die sich eine dauerhafte und belastbare Verbindung direkt oder indirekt herstellen lässt. Der inlinefähige Plasmaprozess arbeitet unter Atmosphärendruck.

Die Beschichtungstechnologie basiert auf dem modularen Plasmasystem Plasmabrush PB3 und einer Pulverprozesseinheit. Sie fördert das Kunststoffpulver kontinuierlich und agglomeratfrei in den Plasmastrahl, der es aufschmilzt und auf dem Substrat eine Schicht bildet. Die Art der Plasmaerzeugung und speziell für "heiße", "warme" und "kalte" Prozesse entwickelte Plasmadüsen sollen auch temperatursensible Kunststoffe wie PTFE, PVC und LDPE materialschonend und reproduzierbar verarbeiten.

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Dies ermögliche bei einem Bauteil aus HDPE die indirekte Verbindung mit einer aus Aluminium hergestellten Komponente. Zunächst wird auf dem Metallteil pulverförmiges LDPE (Low-Density-Polyethylen) abgeschieden. Die Aluminiumkomponente wird anschließend unter Wärmeeinwirkung mit dem Kunststoffbauteil verschmolzen. Die daraus resultierende, haftfeste und dichte Verbindung habe bei Abreißversuchen 40 N/mm2 Abzugskraft erreicht. Sehr gute Ergebnisse seien auch bei der Verbindung von zwei metallischen Bauteilen mit LDPE erzielt worden.

Mit dieser Technologie sollen sich nahezu alle Materialien - Kunststoffe, Metalle, Legierungen und Mischsysteme - verarbeiten lassen, die in Pulverform gebracht werden können und einen Schmelzpunkt unter 1200 °C haben. Dadurch können die Schichten neben ihrer verbindenden Eigenschaft mit weiteren definierten Funktionen wie elektrisch isolierend, wärmeleitend oder wärmeisolierend ausgestattet werden. Darüber hinaus lassen sich Beschichtungen beispielsweise als Korrosionsschutz, Barriereschicht, zur Verbesserung der Kratzfestigkeit, der Gleiteigenschaften, der Abriebfestigkeit der des Verschleißschutzes auf metallische Oberflächen aufbringen.

Mehr als Kunststoff auf Metall
Ebenso flexibel wie bei den Beschichtungsstoffen zeige sich die Technologie auch bei den zu beschichtenden Substraten. Durch die vergleichsweise niedrige Plasmatemperatur sind bei den Werkstoffen nahezu keine Grenzen gesetzt - von Kunststoffen und Metallen über Glas und Keramik bis zu Schaum- und Verbundstoffen, Folien, Textilien, Leder und Papier - sei alles beschichtbar. Dabei lassen sich auch selektive Beschichtungen realisieren. Diese hohe Flexibilität und die Möglichkeit, die Prozessparameter individuell auf die jeweilige Anwendung abzustimmen, eröffne in vielen Branchen ein hohes Innovationspotenzial.

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