Antihaftbeschichtungen für Spritzgusswerkzeuge

Entformungsprobleme und Belagsbildung im Spritzguss gezielt reduzieren

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Hohe Auswerfer- und Entformungskräfte, klebende Bauteile und Belagsbildung zählen zu den häufigsten Ursachen für Spritzgießfehler und instabile Prozesse. Die Beschichtung von Spritzgusswerkzeugen kann in solchen Situationen helfen und eine günstige Alternative zu aufwändigen Werkzeugmodifikationen darstellen.

Werkzeugbeschichtungen beeinflussen die Ursachen von Entformungsproblemen und Belagsbildung. Diese sind selten das Resultat eines einzelnen Faktors, sondern vielmehr das Ergebnis des Zusammenspiels aus Kunststoff, Werkzeugoberfläche und Prozessführung.

Wir unterstützen Industriepartner dabei, diese Zusammenhänge zu verstehen und gezielt zu lösen. Unsere Kompetenzen liegen in einer fundierten Ursachenklärung, der generellen Empfehlung von Beschichtungen für den Spritzguss, der Schichtentwicklung (Werkzeugbeschichtung UltraPLAS®) und der anwendungsnahen Umsetzung im realen Prozess.

Typische Herausforderungen im Spritzguss

Kleben eines TPE-Formteils und Belagsbildung
© Fraunhofer IFAM
Kleben eines TPE-Formteils im Werkzeug (links) und Belagsbildung auf einem Werkzeugeinsatz (rechts)

Entformungs- und Belagsprobleme entstehen durch das Zusammenspiel von Kunststoff, Prozessführung und Werkzeugoberfläche und -konstruktion.

Typische Symptome sind:

  • Haften des Bauteils im Werkzeug
  • Hohe Auswerfer- und Entformungskräfte
  • Belagsbildung in Kavitäten und Entlüftungen
  • Oberflächenfehler und Verzug
  • Kurze Reinigungsintervalle
  • Instabile Prozesse

Besonders betroffen sind technische Kunststoffe, TPEs, Hochleistungskunststoffe sowie hochglänzende oder mikrostrukturierte Werkzeugoberflächen oft dann, wenn Prozesse mit engen Temperatur‑ und Prozessfenstern oder Formen mit ungünstiger Kühlung und Entformungsschräge vorliegen.

Werkzeugbeschichtungen als Lösungsansatz

Beschichtungen für Spritzgießwerkzeuge beeinflussen gezielt die Grenzfläche zwischen Kunststoffschmelze und Werkzeugoberfläche. Dadurch lassen sich Adhäsion, Reibung und Belagsbildung reduzieren.

Je nach Anwendung können Werkzeugbeschichtungen dazu beitragen:

  • Entformungskräfte zu reduzieren
  • Anhaftungen zu minimieren
  • Reinigungsaufwand zu verringern
  • Prozessstabilität zu verbessern
  • Werkzeugstandzeiten zu erhöhen

Entscheidend ist dabei nicht nur die Beschichtung selbst, sondern das Verständnis der zugrunde liegenden Ursachenmechanismen. 

UltraPLAS® - plasmabasierte Antihaftbeschichtung

Mit UltraPLAS® wurde am Fraunhofer IFAM eine plasmabasierte Antihaftbeschichtung speziell für Entformungs- und Belagsprobleme im Spritzguss entwickelt. Die Beschichtung basiert auf einem PECVD-Verfahren (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) und zeichnet sich aus durch:

  • eine sehr niedrige Oberflächenenergie
  • hohe chemische und mechanische Stabilität
  • PFAS-freie Antihaftwirkung
  • übertragsfreies Trennverhalten
  • sehr geringe Schichtdicke
  • hohe Konturtreue für Hochglanz- und Mikrostrukturen
  • Beständigkeit gegenüber Reinigungsprozessen

Die Beschichtungen werden gezielt für Anwendungen entwickelt, bei denen klassische Trennhilfen oder konventionelle Beschichtungen an ihre Grenzen stoßen.

Unsere Schwerpunkte

Reduktion von Entformungskräften

Hohe Entformungskräfte entstehen häufig durch Adhäsion zwischen Kunststoff und Werkzeugoberfläche und werden von vielen Parametern beeinflusst.

Vermeidung von Belagsbildung

Beläge im Spritzgießwerkzeug führen zu Oberflächenfehlern oder Kleben und folglich zu erhöhtem Reinigungsaufwand und instabilen Prozessen. Beschichtungen können helfen, Belagsbildung zu reduzieren und Reinigungsintervalle zu verlängern.

Belagsanalyse

Nicht jedes Belagsproblem lässt sich allein durch Beschichtungen lösen. Deshalb analysieren wir belagsbildende Komponenten und ihre Ursachen mit modernen analytischen Verfahren.

UltraPLAS®

Die UltraPLAS®-Beschichtung wurde speziell für anspruchsvolle Anwendungen in der Kunststoffverarbeitung entwickelt – beispielsweise für hochglänzende, mikrostrukturierte oder funktionale Werkzeugoberflächen.

Unser Ansatz: Ursachen verstehen. Prozesse gezielt verbessern.

Wir unterstützen Unternehmen entlang des gesamten Lösungsprozesses:

  • Analyse von Entformungs- und Belagsproblemen
  • Bewertung von Werkzeugoberflächen
  • Auswahl geeigneter Beschichtungsstrategien
  • Muster- und Referenzbeschichtungen
  • anwendungsnahe Validierung im Prozess

Unser Fokus liegt auf technisch belastbaren und wirtschaftlich sinnvollen Lösungen für industrielle Anwendungen in der Kunststoffverarbeitung.