Meta3D - Ressourceneffiziente metallisch beschichtete 3D-gedruckte Formeinsätze aus Kunststoff für den Spritzguss. Teilprojekt: Entwicklung der Vorbehandlung und des Schichtsystems für 3D-gedruckte Formeinsätze – Primerschicht und PVD-Beschichtung

Ausgangssituation:

Bei der Kunststoffverarbeitung kommen überwiegend Urformverfahren zum Einsatz. So werden die meisten Kunststoffprodukte derzeit immer noch im Spritzgussverfahren hergestellt, da dieses Verfahren eine wirtschaftliche und effiziente Serienfertigung ermöglicht. Die traditionelle Fertigung der Spritzgussformen aus Metallen ist jedoch aufgrund der notwendigen Bearbeitungsschritte in der Regel unverhältnismäßig teuer und sehr zeitaufwendig. So haben in den letzten Jahren 3D-gedruckte Formeinsätze aus Kunststoff den Werkzeugbau in der kunststoffverarbeitenden Industrie revolutioniert. Diese Formeinsätze bieten den Anwendern den Vorteil niedrigerer Werkzeugkosten und ermöglichen eine schnelle Umsetzung von Änderungen. Im 3D-Drucker hergestellte Formeinsätze weisen jedoch oft nicht die gewünschte Oberflächengüte auf und sind in ihrer Standzeit wesentlich begrenzt. Gerade für Kleinserien und mittelhohe Stückzahlen sind in der Industrie daher standfestere Lösungen hinsichtlich 3D-gedruckter Formeinsätze für Spritzgussformen gefragt.

Ziele:

Projektziel ist die Entwicklung ressourceneffizienter metallisch beschichteter 3D-gedruckter Formeinsätze aus Kunststoff für den Spritzguss. Die Nachteile von 3D-gedruckten Einsätzen insbesondere in Bezug auf die Oberflächengüte, die Temperaturbeständigkeit, die Wärmeleitung und die mechanischen Eigenschaften sollen durch die Beschichtung mit einem haftfesten Schichtsystem zur Erzeugung einer belastbareren und funktionalisierten Oberfläche signifikant minimiert werden. Die vorteilhaften Eigenschaften additiver Fertigungsverfahren sind zu nutzen und mit den Methoden der Oberflächenmodifizierung zu kombinieren, um bisher bestehende Einschränkungen der Verfahren zu kompensieren. Beizprozesse mit umweltbelastenden aggressiven Chemikalien zur Vorbehandlung der Kunststoffe sollen durch umweltfreundliche Prozesse ersetzt werden. Insbesondere Plasmaverfahren sind zur Reinigung, Aktivierung und Topographieänderung (Mikroaufrauhung) der Kunststoffoberflächen anzuwenden, um die Haftung des Schichtsystems zu gewährleisten. Die notwendigen mechanisch-tribologischen Oberflächeneigenschaften der Formeinsätze sollen im Projekt durch die Oberflächenfunktionalisierung mittels Physikalischer Gasphasenabscheidung (PVD) und Galvanisierung erzeugt werden.

Projektlaufzeit:

01.07.2024 – 30.06.2026

Projektpartner:

SK Industriemodell GmbH

Malping GmbH

Hochschule Mittweida