Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM
Nachhaltige Vorbereitung von Polymeren für die Metallisierung
Die Metallisierung von Polymeroberflächen ist heute in zahlreichen Branchen unverzichtbar – von der Automobilindustrie über Consumer Electronics bis hin zur Medizintechnik. Die Vorkonditionierung dieser Oberflächen basiert aktuell auf nasschemischen Prozessen, die vorwiegend toxische Chemikalien einsetzen. Es besteht daher ein dringender Bedarf an der Entwicklung und Implementierung alternativer, nachhaltiger Verfahren. Mit dem Forschungsprojekt »LaStrADA« wird die Vorkonditionierung von Polymeren vor deren Metallisierung auf ein neues Level gebracht – trocken, umweltfreundlich und inline-fähig.
Die Herausforderung: Warum neue Verfahren dringend benötigt werden
Die bisher dominierenden nasschemischen Vorkonditionierungen bringen mehrere Probleme mit sich:
- Einsatz gefährlicher Chemikalien wie Chrom(VI)-Verbindungen, die toxikologisch bedenklich sind und durch die REACH-Verordnung stark eingeschränkt oder gar verboten wurden
- Hohe Umweltbelastung durch Abwässer, komplexe Entsorgung und energieintensive Prozesse
- Steigende Kosten für Arbeitsschutz und Abfallentsorgung
- Fehlende Zukunftssicherheit aufgrund regulatorischer Einschränkungen
Die Industrie braucht daher dringend nachhaltige und zukunftssichere Alternativen, die gesetzeskonform sind und eine hohe Prozessqualität mit ökologischer Verantwortung verbinden.
Die Lösung: Kombination von Atmosphärendruckplasma- und Lasertechnologie
Mit dem am Fraunhofer IFAM entwickelten Atmosphärendruckplasmaverfahren lassen sich katalytisch aktive Metallnanopartikel (z.B. aus Palladium, Kupfer, Silber etc.) gezielt erzeugen und auf Polymeroberflächen abscheiden. Dieser Prozess ersetzt teure und umweltkritische Verfahren auf Basis von Palladiumbädern, die zu dem aktuellen Stand der Technik gehören.
Parallel dazu ermöglicht die vorgeschaltete Lasertechnologie eine präzise und kontrollierte Strukturierung der Polymeroberflächen, wodurch die Adhäsion der aufgebrachten Metallbeschichtungen signifikant verbessert wird.
Die Kombination beider Technologien ermöglicht eine vollständig trockene, saubere und serientaugliche Vorkonditionierung von Polymeroberflächen – ohne Kompromisse bei Qualität und Prozessstabilität.
Die Vorteile des LaStrADA-Lösungsansatzes im Überblick
- Umweltfreundlich & zukunftssicher – keine toxischen Chemikalien, keine problematische Entsorgung
- Inline-fähig & effizient – optimal für automatisierte Fertigungslinien und Industrie-4.0-Anwendungen
- Kosteneffizient – z. B. durch die Nutzung von Kupfer oder Silber statt teurem Palladium
- Verbesserte Haftung & Qualität – dank präziser Laserstrukturierung
- Breit einsetzbar – von Automotive über Consumer Electronics bis hin zur Medizintechnik
- Industrienah & serientauglich – skalierbar für große Stückzahlen und komplexe Bauteile
Praxisrelevante Anwendungen – für Unternehmen, die nachhaltig vorausdenken
Der LaStrADA-Ansatz eignet sich für eine Vielzahl an Anwendungen, u.a.:
- Elektronik: Leiterbahnen auf 3D-Kunststoffteilen
- Automotive: dekorative und funktionale Oberflächen im Fahrzeuginnenraum
- Consumer Electronics: Metallisierung von Gehäusen und Bedienelementen
- Medizintechnik: biokompatible Schichten auf Polymerkomponenten
Zusammenfassend lässt sich sagen: Der erforschte technische Ansatz bietet eine skalierbare, materialsparende und serientaugliche Lösung für eine grünere, effizientere Kunststoffmetallisierung.
Förderung
Das IGF-Forschungsvorhaben »LaStrADA« (IGF-Projekt-Nr. 344 EN/1) wurde im Rahmen des CORNET-Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.
