Metallisierung von Kunststoffbauteilen mittels In-Mold-Metal-Spraying

Das In-Mold-Metal-Spraying (IMMS) ist ein indirektes Beschichtungsverfahren zur Metallisierung von Kunststoffbauteilen: Eine auf einem Träger applizierte Metallbeschichtung wird mithilfe des Spritzgießens auf ein Kunststoffbauteil übertragen. Die hohe Effizienz des thermischen Spritzens und des Spritzgießens kann kombiniert werden, ohne die Kunststoffbauteile mit der thermischen und kinetischen Energie des thermischen Spritzens zu belasten. Ein Schlüsselfaktor des IMMS-Prozesses ist die Anpassung der Haftung der Beschichtungen auf dem Träger, um sowohl die Applikation als auch das Übertragen dieser Beschichtungen zu realisieren. In dieser Arbeit wurde das Lichtbogendrahtspritzen (LDS) zur Applikation der Beschichtungen auf dem Träger verwendet. Durch die gezielte Anpassung der Oberflächentopographie des Trägers und der LDS-Prozessparameter konnte das Übertragen von Zn-, Cu- und Al-Beschichtungen realisiert werden. Die Eigenschaften der Beschichtungen bzw. IMMS-Bauteilen wurden unter Berücksichtigung von drei Beispielsanwendungen analysiert: die Übertragung elektrischer Signale bzw. Energie, die elektromagnetische Abschirmung und der Cool-Touch-Effekt. Bei der Untersuchung der elektrischen Leitfähigkeit der Zn-Beschichtung konnten der Spritzabstand und Gasdruck des LDS-Prozesses als Haupteinflussfaktoren identifiziert werden. Unter Berücksichtigung der Übertragbarkeit besitzen der Gasdruck und die elektrische Spannung den größten Einfluss auf die elektrische Leitfähigkeit der Cu-Beschichtung. Im Fall von Al-Beschichtungen wurde nur ein geringer Einfluss des LDS-Prozesses auf die elektrische Leitfähigkeit der Beschichtung in dem betrachteten Prozessfenster beobachtet. Die Beschichtungen mit einer hohen elektrischen Leitfähigkeit zeigten in den weiteren Untersuchungen herausragende Schirmdämpfung gegenüber elektromagnetischen Wellen und einen sehr guten Cool-Touch-Effekt. Die Haftzugfestigkeit der übertragenen Beschichtung auf den Kunststoffbauteilen wurde ebenfalls untersucht. Dabei wurde die mechanische Verklammerung als Haupthaftmechanismus identifiziert. Darauf basierend werden Maßnahmen zur Erhöhung der Haftung der Beschichtungen auf den Kunststoffbauteilen abgeleitet.