Laser statt Chromschwefelsäure

Gestartetes BMBF-Verbundprojekt LAMINA geht neue Wege in der Kunststoffmetallisierung.
Draufsicht auf den Kopf eines Schaltknaufs für das Automobil. Auf der schwarzen Oberfläche sind die weißen Zahlen mit den weißen Linien für die Gänge eins bis sechs sowie R für den Rückwärtsgang gut erkennbar.

Metallisierter Schaltknauf ©Galvanotechnik Breitungen

14.08.14

BMBF-Verbundprojekt LAMINA

Anfang August 2014 ist das LAMINA-Verbundprojekt gestartet, um einen neuen Weg für die Metallisierung von Kunststoffen zu erschließen. Unter Führung von LPKF Laser&Electronics wird das Projekt vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der Initiative „Die Basis der Photonik: funktionale Oberflächen und Schichten“ mit über eine Million Euro gefördert.

Metallisierte Kunststoffe werden in einer Vielzahl von Anwendungsfällen eingesetzt. Insbesondere im Automobilbau und bei Armaturen im Badezimmer werden metallisierte Kunststoffe verwendet, da sie ein geringes Gewicht mit einer sehr hohen Ästhetik verbinden.

In der industriellen Praxis wird bei der Herstellung der metallisierten Kunststoffteile nachwievor Chromschwefelsäure eingesetzt, um die Kunststoffe für eine spätere haftfeste Metallisierung vorzubereiten. Chromschwefelsäure ist ein Gemisch aus wasserfreiem Kalium- oder Natriumdichromat sowie konzentrierter Schwefelsäure. Sie ist für den Menschen hochgiftig, kann Krebs erzeugen und ist stark umweltschädigend, insbesondere für Gewässer.

Infolge dieser großen Umwelt- und Gesundheitsgefahren, aber auch wegen der hohen Kosten für dieses Verfahren, besteht ein großer Bedarf für alternative Prozesse - wie die Lasermikrostrukturierung.

Im konventionellen Verfahren besteht die Aufgabe der Chromschwefelsäure darin, die spritzgegossenen Kunststoffbauteile anzuätzen und damit eine mikrorauhe Oberfläche zu erzeugen. Erst diese mikroraue Oberfläche erlaubt eine haftfeste Verbindung zwischen der Metallschicht und dem Kunststoffbauteil.

Das LAMINA Konsortium strebt nun an, mit einem innovativen Verfahren den Einsatz von Chromschwefelsäure vollständig überflüssig zu machen. Anstatt jedes Kunststoffbauteil also einzeln mit dieser Chemie zu behandeln, basiert der LAMINA Ansatz auf einer einmaligen Lasermikrostrukturierung des Spritzgusswerkzeugs.

Hierzu sollen Ultrakurzpulslaser eingesetzt werden und das Werkzeug 3-dimensional mit einzigartigen Mikrostrukturen versehen. Anschließend kann das Werkzeug mit den industriell üblichen Verfahren bekeimt und galvanisiert werden. Haftfeste Oberflächen werden so direkt durch Abformung der Mikrostrukturen im Spritzguss erzeugt.

Neben offensichtlichen Vorteilen hinsichtlich der erforderlichen Chemie sollten damit auch Kostenvorteile gegenüber dem konventionellen Verfahren ermöglicht werden. Mit dem Projekt soll die Laserstrukturierung als umweltschonende und kostengünstige Alternative zum Einsatz von Chromschwefelsäure etabliert werden.

Der Aufgabenschwerpunkt im Projekt ist die Untersuchung der gesamten Prozesskette und die Verbesserung der Oberflächenqualität um die anspruchsvollen ästhetischen Ansprüchen in den genannten Zielmärkten zu erfüllen. Die Projektziele der Partner bestehen in der Realisierung eines geeigneten Verfahrens und eines passenden Anlagenkonzepts sowie der Herstellung entsprechend funktionalisierter Kunststoffbauteile.

Die eingebrachte Expertise der beteiligten Projektpartner bezüglich der Kunststoffverabeitung (TPK Kunststofftechnik), der Metallisierung von Kunststoffen (Galvanotechnik Breitungen) und der Lasermaterialbearbeitung (LPKF Laser&Electronics) stimmt Dr. Roman Ostholt, Leiter der Technologieentwicklung bei LPKF, mehr als optimistisch diese hoch gesteckten Ziele zu erreichen.

„Die seltene Möglichkeit ein neues Verfahren zu entwickeln, dass sich nicht nur ökonomisch gegenüber etablierten Verfahren durchzusetzen vermag, sondern auch durch ökologische Gesichtspunkte besticht und dabei einen so breiten Einsatz verspricht, lässt das Team aus Ingenieuren und Wissenschaftlern mit Spannung der Aufnahme der Arbeiten entgegen fiebern“, so Dr. Ostholt, der die Projektpartner zusammen geführt hat.

Weitere Informationen

Download Steckbrief BMBF-Verbundprojekt „LAMINA“ (PDF)

Ansprechpartner / Verbundkoordinator

Dr.-Ing. Roman Ostholt
LPKF Laser & Elctronics AG
Osteriede 7
30827 Garbsen
Tel.: 05131 7095 1785
Mail: roman.ostholt(at)lpkf.com

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