Innovation

In Zusammenarbeit mit der rho-BeSt coating Hartstoffbeschichtungs GmbH und der Anagnostics Bioanalysis GmbH entwickelten wir eine Diamantbeschichtung für Spritzgusswerkzeuge (Stahlformen) um die Kräfte bei der Entformung zu vermindern und die Oberflächenqualität zu steigern. Überdies verlängert sich die Standzeit der Spritzgusswerkzeuge um ein Vielfaches und ermöglicht Produzenten von Kunststoffteilen eine deutliche Senkung der Produktionskosten. Überdies entfällt der Einsatz von (umweltgefährdenden) teuren Trennmitteln.

Für Produzenten von Kunststoffteilen, welche Probleme mit schlechter Entformbarkeit, Beschädigungen der Oberfläche, Einsatz von teuren Trennmitteln und deren Rückständen auf den Kunststoffteilen oder auch Probleme mit zu geringen Standzeiten haben (z.B. Einsatz von Glasfasern im Kunststoff), bietet unsere Entwicklung eine sehr gute und kostengünstige Lösung an. Durch die Diamantbeschichtung auf den Spritzgusswerkzeugen erhöht sich die Standzeit um ein Vielfaches, können teure und meist auch umweltgefährdende Trennmittel entfallen und verringern sich die Scherkräfte bei der Entformung auf einen Bruchteil der bisher üblichen Kräfte.

Zusammenfassung und Ergebnisse

Im Projekt DIACAST gelang es nanokristalline Diamantschichten auf Spritzgusswerkzeugen abzuscheiden, welche thermisch und mechanisch den Beanspruchungen im Kunststoffspritzguss standhalten (kein Abplatzen der Schicht bei großen thermischen Belastungen). Dies wurde an verschiedenen Stählen, wie sie typischerweise bei Spritzgusswerkzeugen Verwendung finden, getestet und verifiziert. In umfangreichen praktischen Tests an Kunststoffteilen für Medizinprodukte (sehr hohe Anforderungen an die Qualität) wurden die diamantbeschichteten Spritzgusswerkzeuge mit Erfolg eingesetzt.
Die wirtschaftliche Bedeutung der Diamantbeschichtung von Spritzgussformen liegt einerseits in der Einsparung von teuren Trennmitteln und andererseits in der Möglichkeit Formen mit neuen Geometrien mit wesentlich kleineren Öffnungswinkel (bis hin zu Zylinderform) bauen zu können. Dies eröffnet auch die Möglichkeit für völlig neue, nur gespritzte Kunststoffteile, welche sonst nur mit kostenintensiver Nachbearbeitung (fräsen, drehen, schleifen, polieren) zu erzielen sind. Eine wesentlich höhere Oberflächengüte (geringere Rauigkeit) alleine im Spritzgussprozess ist erzielbar. Zusätzlich erhöht sich die Standzeit der Werkzeuge um ein Vielfaches (besonders vorteilhaft bei sehr abrasiven Kunststoffen wie z. B. GFK).

Durch intensive Forschungs- und Entwicklungsarbeiten gelang es erstmals Diamant auf Stahloberflächen stabil und haftfest aufwachsen zu lassen. Die nanokristalline Struktur ermöglicht hierbei den schnellen Abbau von mechanischen und thermischen Spannungen und die Diamantschicht bleibt auch an scharfen Ecken und Kanten stabil.
Konturen (Rundungen, Kanten etc.) bleiben aufgrund der sehr dünnen Schichtdicke der Diamantschicht vollständig erhalten. Die Oberflächen der Spritzgusswerkzeuge erhalten die Eigenschaften von Diamant (Kratzfestigkeit, geringe Reibung, hohe Verschleißfestigkeit).