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CleanMOULD: Advanced low friction and fretting-resistant diamond-like coating solution

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Diamantartige Kohlenstoffbeschichtungen bieten ‚Erleichterung‘ für Kunststoffspritzgussformen

Eine neue reibungsarme Beschichtung mit hoher Härte ist bereit, die Bandbreite der Oberflächenbehandlung zu erweitern, sodass Werkzeug harten Herausforderungen beim Guss standhält. Mit der neuen diamantartigen Beschichtung können Gussformen eine bis zu zehnmal so lange Nutzungsdauer erreichen wie vergleichbare aktuelle Modelle.

Industrielle Technologien

Telefone, Computerteile, Spielzeug, Stromstecker und andere Alltagsgegenstände, wie Schuhe und Stifte, werden aus Kunststoff hergestellt, das mithilfe eines Prozesses namens Spritzguss produziert wird. Mit dieser Technologie können identische Teile in großen Mengen kostengünstig hergestellt werden. Die Installationskosten sind jedoch relativ hoch, hauptsächlich weil individuelle Werkzeuge benötigt werden. Eine Spritzgussform kostet überall zwischen 100 000 EUR und 300 000 EUR je nach Komplexität, Material und Genauigkeit.

Längere Nutzungsdauer für Formen

Die Betriebsdauer der Werkzeuge zu verlängern, ist bei Gussprojekten von zentraler Bedeutung, da Ausfälle durch Reparatur die Gewinnspanne beeinträchtigen. Schätzungen haben ergeben, dass weltweit jedes Jahr etwa 10 Milliarden EUR für Wartungsarbeiten ausgegeben werden. Beim Spritzgussprozess sind hauptsächlich die Reibungskräfte, die zwischen der Verschlussfläche und den Kontaktflächen für den eingegossenen Kunststoff entstehen, für Schäden an den Oberflächen verantwortlich. Am Ende muss die Form verschrottet werden. Zusammen beeinflussen diese Aspekte wesentlich die Betriebsdauer von Formen. Das EU-finanzierte Projekt cleanMOULD hat neuartige Beschichtungen auf der Grundlage mehrschichtiger diamantartiger Kohlenstoffzusammensetzungen vorgestellt, die durch Korrosionsschutz, verringerte Abnutzung und Reibungswiderstand die Betriebsdauer von Spritzgussformen verlängern. „Ein wesentlicher Faktor ist, dass unsere neuartigen Beschichtungslösungen die Leistung der Form erhöhen und die Betriebsdauer verlängern, bevor sie aus Präventionsgründen ausgemustert werden muss“, berichtet der Projektkoordinator Michael Hvam.

cleanMOULD – der beste Freund von Gussformen

Ein wichtiger Aspekt der diamantartigen Kohlenstoffbeschichtungen ist die Eigenschaft, Abnutzung zu vermeiden, indem die Reibung zwischen Gleitflächen verringert wird. Dies eliminiert nahezu den Bedarf an Schmiermittel für Oberflächen und die Nachbearbeitung. Diese Schmiermittel werden in bestimmten Sektoren wie der Pharmazie oder der Lebensmittelherstellung als primäre Quelle für Schadstoffemissionen in die Atmosphäre angesehen. Die Beschichtung wird mit einem physikalischen Abscheideverfahren namens Magnetron-Sputtern bei niedrigeren Temperaturen bis zu 180 °C aufgetragen. Dank dieses fortgeschrittenen Abscheideverfahrens erhalten die diamantartigen Kohlenstoffbeschichtungen in der gesamten Form eine sehr dünne, einheitliche Verarbeitung (1–5 μm), unabhängig von der Geometrie. „Die neuartigen Beschichtungen von cleanMOULD optimieren sowohl Härte als auch Schmierfähigkeit der Oberfläche und minimieren so den Effekt der Reibung“, merkt Hvam an. Die hohe Härte der neu vorgestellten diamantartigen Kohlenstoffbeschichtungen, die achtmal härter sind als andere Beschichtungen, machen die Oberflächen widerstandsfähiger gegen Kratzer, die im Betrieb auftreten. Es werden keine öligen Schmiermittel mehr benötigt, was selbstverständlich dazu führt, dass die Reinigung der Formen viel einfacher ist: Es muss lediglich Ethanol über weniger als 10 Minuten mit einem Tuch aufgetragen werden. Die bahnbrechende Technologie von cleanMOULD hat das Potenzial, eine Schlüsseltechnologie in der gesamten Kunststoffindustrie zu werden. Insgesamt wird für Anwender von cleanMOULD eine Kapitalrendite von mehr als dem 20-fachen der Beschichtungskosten erwartet. Somit ist es ein attraktives Leistungsversprechen. Pilotversuche zeigten eine sechsfache Verringerung der Wartungsintervalle im Vergleich zu modernen Beschichtungen. An keiner der beschichteten Formen wurde Reibungskorrosion festgestellt. Darüber hinaus „führten die Beschichtungen von cleanMOULD zu einer Reduktion der Taktfrequenz im Spritzguss von Schraubdeckeln von 40 auf 36 Sekunden, was einer Produktivitätssteigerung um 11 % entspricht“, fasst Hvam zusammen.

Schlüsselbegriffe

cleanMOULD, Form, Beschichtung, Reibung, diamantartige Kohlenstoffbeschichtung, Werkzeug, Wartung, Kunststoffspritzgussform

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30 Dezember 2021