PVD in der Spritzgießform

Meinolf Droege,

Werkzeuge beschichten statt neu bauen

Speziell keramische PVD-Beschichtungen können zur Maßkorrektur von Werkzeugen verwendet werden. Die Werkzeuge können komplett oder partiell in ausgewählten Bereichen mit Schichtdicken zwischen 1 und 40 Mikrometer beschichtet werden. So lassen sich die Abmessungen bei der Korrektur oder dem Feintunen von Prozessen anpassen. Die Schichten können auch verwendet werden, um Gratbildung zu vermeiden oder um abgenutzte Werkzeuge wieder fit zu machen.

Höhere Schwindung nach Materialumstellung ausgleichen: Partiell wurden die Kerne (braune Flächen) mit 25 Mikrometer beschichtet, die Scharfkantigkeit bleibt erhalten. © Cemecon

So wurde bei der kompletten „Renovierung“ des Spritzgießwerkzeugs für einen technischen Artikel die Beschichtung und Maßkorrektur um 15 Mikrometer eingesetzt, um den Verschleiß der Nester auszugleichen. Das Werkzeug hatte bereits mehrere Jahre Einsatz hinter sich, nun näherten sich die Außenmaße der Artikel den Toleranzgrenzen. Statt aufwändig neue Einsätze herzustellen, wurden die abgenutzten Einsätze gründlich gereinigt und glasgestrahlt. Es folgte eine 15 Mikrometer dicke Beschichtung CCMold Correct, einer harten, verschleißfesten PVD-Beschichtung von Cemecon. Nach der Renovierung erfüllt das Werkzeug die Toleranzanforderungen. Darüber hinaus verlängert sich die Lebensdauer und der Prozess läuft stabiler als mit unbeschichteten Werkzeugen.

Fehler beim Neuwerkzeug: ein Einsatz auf das falsche Maß geschliffen. Die Beschichtung (roter Bereich) mit 25 Mikrometer löst das Problem. © Cemecon

Auch bei Neuwerkzeugen kann die Beschichtung schnell und vergleichsweise kostengünstig Lösungen bieten. So wurde in einem neuen Werkzeug eine der Kavitäten zu tief geschliffen. Der fehlerhafte Einsatz wurde gereinigt und bis auf die Bohrung präzise abgedeckt, weil der Rand der Bohrung scharfkantig bleiben musste. Der Einsatz wurde 10 Millimeter tief in der Bohrung mit 25 Mikrometer beschichtet. Da die PVD-Beschichtung in Bohrungen bis etwa in die Tiefe ihres Durchmessers eindringen kann, war die Beschichtung ausreichend, um die Abmessung zu korrigieren. So wurde die Fertigung eines neuen Einsatzes vermieden.

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Spritzgießwerkzeug fit machen für ein zweites Leben: Verschleiß an Kavitäten wird mit einer Beschichtung ausgeglichen statt neue Einsätze zu bauen. © Cemecon

Unter der Rubrik „Feintuning“ läuft die Korrektur des Kernmaßes nach dem Materialwechsel in einem 8-fach-Spritzgießwerkzeug für medizintechnische Artikel. Das neue Material wies eine deutlich höhere Schwindung auf, das kritische Maß der Teile war um 0,05 Millimeter zu klein. Auch hier setzen die Praktiker auf eine Beschichtung. Die Kerne wurden partiell abgedeckt, um die scharfen Kanten der Schließfläche zu bewahren. Der Rest der Oberflächen erhielt eine 25 Mikrometer dicke CCMold Correct-Beschichtung.

Komplette oder partielle Beschichtung ermöglicht den flexiblen Einsatz der Technologie. © Cemecon

Die in den geschilderten Fällen eingesetzten Beschichtungen bieten Möglichkeiten, Spritzgießwerkzeuge zu „retten“ oder anzupassen. Die Abmessungen der Werkzeugteile können im Mikrometerbereich mit einer harten, verschleißfesten Beschichtung ohne Nacharbeit korrigiert werden. Dabei ist kein Kantenaufbau zu erwarten. Die geringen Prozesstemperaturen um 170 Grad Celsius beeinflussen den Grundwerkstoff kaum. Da auch selektive Beschichtungen möglich sind, besteht hohe Flexibilität im Verfahren.

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