Gitterschnitttests nach Metallisierung an glatten Kunststoffen und Glas. (Bild: Innovent)
Das Metallisieren dielektrischer Oberflächen und dabei insbesondere Kunststoffen ist essenziell für eine Vielzahl von technischen und dekorativen Anwendungen. Beispiele stellen die elektromagnetische Abschirmung von Gehäusen, das Interieur und Exterieur von Automobilen oder Produkte des täglichen Bedarfs dar. Hierbei werden die Vorteile beider Komponenten vereint, Gewichtseinsparungen oder erhöhte Korrosionsbeständigkeit bei Kunststoffen, mit der elektrischen Leitfähigkeit oder Ästhetik / Haptik von Metalloberflächen.
In der galvanischen Kunststoffmetallisierung ist aufgrund steigender Anforderungen an zugelassene Reagenzien (zum Beispiel der REACH - Verordnung) ein hoher Marktbedarf an alternativen, umweltschonenden Verfahren gegeben. Für Kunststoffe wie Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) oder Polyamid (PA) beispielsweise ist nach derzeitigem Stand der Technik ein Beizschritt in Chromschwefelsäure notwendig, um eine gute Schichthaftung zu erreichen. Vor diesem Hintergrund erfolgte die Entwicklung von zwei alternativen Metallisierungsprozessen, die zum einen auf einer Vielzahl an dielektrischen Oberflächen (Kunststoffe, Komposite, Glas, Keramik) anwendbar sind und zum anderen gänzlich auf chemische Beizschritte oder chromhaltige Verbindungen in der Prozesssierung verzichten.
Deshalb ist plasmaunterstützte chemische Metallisierung eine umweltschonende Alternative
Der Einsatz physikalischer Plasmen in dem Forschungsprojekt und die Entwicklung entsprechender Verfahrensführungen, ermöglicht die haftfeste Anbindung von chemisch Nickelschichten an verschiedenste Materialien mit glatten und rauen Oberflächentopographien.
Eine erste Verfahrensführung (Prozess 1) zeichnet sich durch eine an das Grundmaterial angepasste Plasmavorbehandlung aus. Im Ergebnis erfolgen eine Feinaufrauung der Substratoberfläche und ein gleichmäßiges Anbinden von Palladium-Partikeln beim nasschemischen Aktivieren. An den so konditionierten Oberflächen ist anschließend die chemisch Nickelabscheidung möglich, beispielsweise mit Ni-P-Elektrolyten mit niedrigen oder hohen Phosphorgehalt. Dieser Prozess 1 lässt sich an flachen und 3D-Bauteilgeometrien applizieren.
Bei einer zweiten Verfahrensentwicklung (Prozess 2) steht das Vereinfachen der gesamten Technologiekette im Mittelpunkt, zum Beispiel durch Einsparen von Tauchbädern und Chemikalien sowie durch ein Verringern der Prozesszeit. Mit Hilfe von Atmosphärendruckplasmen erfolgt hier das Erzeugen und direkte Abscheiden von funktionellen Palladium-Partikeln an der Bauteiloberfläche. Im nächsten Schritt lässt sich nahtlos die chemische Nickelabscheidung im Elektrolytbad anschließen. Abgeschlossen wird der Beschichtungsprozess mit einem finalen Spülschritt in destilliertem Wasser. Auf zusätzliche Reduktionsmittel (Beschleunigerbäder) oder weitere Zwischenspülschritte konnte verzichtet werden. Das Potential dieser Technologie liegt insbesondere bei der Metallisierung von flachen sowie leicht gekrümmten Oberflächen, rotationssymmetrischen Bauteilen und in der lokalen bzw. selektiven Metallisierung.
Als technische Anwendungsgebiete für beide Prozesse sehen die Entwicklerinnen und Entwickler die Bereiche Metallisierung dielektrischer Bauteile, Erzeugung elektrischer Leitfähigkeit, elektrisch kontaktierbare Oberflächen, elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) und elektrostatische Entladung (ESD), sowie dekorative Oberflächen.
Warum der Vergleich zum Stand der Technik wichtig ist
Die Haftung der chemisch Nickelschichten zum Grundsubstrat wurde mit zwei Testverfahren evaluiert:
• Gitterschnitttests nach DIN EN ISO 2409
• Scherfestigkeitsuntersuchungen
Zusätzliche Belastungen des Verbundes im Klimawechseltest (-40 °C bis 80 °C) und deren Einfluss auf die Scherfestigkeiten wurden ebenfalls analysiert. Im Ergebnis zeigt sich, dass die Haftwerte für die analysierten Kunststoffe ABS, PA6, PMMA und PEI (Polyetherimid) zwischen 30 – 50 MPa liegen, und somit in einer ähnlichen Größenordnung wie vernickeltes ABS nach Stand der Technik (rund 50 MPa). Sowohl an glatten Oberflächen als auch an mit Korundstrahlen mechanisch angerauten Substraten oder 3D-gedruckten Bauteilen ist ein gutes Anhaften der chemisch Nickelschichten gegeben. Die Gitterschnitttests bestätigen diese Resultate, mit Gitterschnittkennwert 0 für den Großteil aller getesteten Substratmaterialien.
Auf Basis der erzielten Projektergebnisse und Prototypen wird eine weitere Aufskalierung der Metallisierungsprozesse für die Beschichtung von Kleinserien angestrebt. Das Projekt wurde unter dem Förderkennzeichen ZF4028635VS9 vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert.
Quelle: Innovent Technologieentwicklung
Das sind die Top 15 der besonders klimabewussten Firmen
Platz 15: Coca-Cola Deutschland Für die Erstellung dieses Rankings haben das Datenportal Statista und die Wirtschaftszeitschrift Captial gemeinsam die CO2-Bilanzen von 2.000 deutschen Konzernen verglichen. Gerankt wurde hierbei nach der "Compound Annual Reduction Rate (CARR)", welche die durchschnittliche jährliche Emissionsreduzierung zwischen zwei Zeiträumen beschreibt. Auf Platz 15 im Ranking landet der Getränkehersteller Coca-Cola Deutschland, mit einem CARR-Wert von 20,7 Prozent zwischen 2014 und 2019. - (Bild: monticellllo/adobe-stock.com)
Platz 14: Kuka Der bayerische Robotik-Anbieter Kuka hatte zwischen 2017 und 2019 einen CARR-Wert in Höhe von 23 Prozent. - (Bild: Kuka)
Platz 13: Adidas Der Sportartikelhersteller Adidas hat seinen Hauptsitz in Herzogenaurach. Zwischen 2015 und 2019 betrug die Compound Annual Reduction Rate des Unternehmens 23,4 Prozent. - (Bild: Adidas)
Platz 12: DAW Das in der Farben- und Lackbranche tätige Unternehmen DAW (Deutsche Amphibolin-Werke) hatte zwischen 2015 und 2019 einen CARR-Wert von 23,6 Prozent. - Symbol (Bild: svort/adobe-stock.com)
Platz 11: Porsche Der Sportwagenbauer Porsche mit Hauptsitz in Stuttgart landet auf Platz 11, mit einem CARR-Wert von 23,9 Prozent zwischen 2014 und 2019. - (Bild: Porsche)
Platz 10: Puma Den zehnten Platz schnappt sich ein weiterer Sportartikelhersteller. Diesmal handelt es sich um das Unternehmen Puma, das zwischen 2014 und 2019 eine Compound Annual Reduction Rate in Höhe von 25,6 Prozent hatte. - (Bild: Puma)
Platz 9: Telefónica Deutschland Den gleichen CARR-Wert wie Puma, also ebenfalls 25,6 Prozent zwischen 2014 und 2019, hat auch das Telekommunikationsunternehmen Telefónica Deutschland, das hauptsächlich im Namen seiner Kernmarke O₂ agiert. - (Bild: Telefónica)
Platz 8: PSI Software Das Softwareunternehmen PSI Software hat einem CARR-Wert von 25,8 Prozent zwischen 2014 und 2019. - (Bild: PSI Software)
Platz 7: Vorwerk Vorwerk ist ein Hersteller von Haushaltsgeräten, zu dessen Produktportfolio unter anderem Staubsauger oder auch die Multifunktions-Küchenmaschine Thermomix zählen. Zwischen 2016 und 2018 lag der CARR-Wert des Unternehmens bei 26,5 Prozent. - (Bild: Vorwerk)
Platz 6: Surteco Group Bei dem sechstplatzierten Unternehmen in diesem Ranking handelt es sich um die Surteco Group, die beispielsweise Oberflächenmaterialien auf Papier- und Kunststoffbasis produziert. Die Compound Annual Reduction Rate von Surteco lag zwischen 2016 und 2019 bei 27,5 Prozent. - Symbol (Bild: karepa/adobe-stock.com)
Platz 5: Munich Re Die Rückversicherungsgesellschaft Munich Re hat ihren Hauptsitz, wie der Name schon verrät, in der bayerischen Hauptstadt. Zwischen 2016 und 2019 lag der CARR-Wert des Unternehmens bei 28,3 Prozent. - (Bild: Munich Re)
Platz 4: Ceconomy Platz 4 im Ranking hat seinen Sitz in Düsseldorf und ist ein internationaler Handelskonzern. Die Rede ist von Ceconomy (ein ehemaliger Metro-Firmenmantel), unter dem die Elektronik-Fachmärkte Media Markt und Saturn laufen. Die Compound Annual Reduction Rate des Unternehmens lag zwischen 2016 und 2019 bei 33,7 Prozent. - Symbol (Bild: Nomad_Soul/adobe-stock.com)
Platz 3: Barmenia Den Start in die Top 3 macht die Versicherungsgruppe Barmenia. Das Unternehmen mit Sitz in Wuppertal hatte zwischen 2016 und 2019 einen CARR-Wert von 34 Prozent. - (Bild: Barmenia)
Platz 2: Gardena Gardena ist ein in Ulm ansässiger Hersteller von Gartengeräten. Zwischen 2015 und 2019 lag der CARR-Wert des Unternehmens bei 35,3 Prozent. - (Bild: Gardena)
Platz 1: Zalando Spitzenreiter und damit das "klimabewussteste Unternehmen Deutschlands" ist der Online-Versandhändler Zalando mit Sitz in der Hauptstadt Berlin. Als einziges Unternehmen erreichte Zalando eine Compound Annual Reduction Rate von über 40 Prozent - zwischen 2016 und 2019 betrug der CARR-Wert des Händlers 40,9 Prozent. - (Bild: Zalando)
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