Weiterentwicklung im Niederdruckverguss Metallhaftung in einem Prozessschritt

Das zu schützende Bauteil wird in ein spezielles Vergusswerkzeug eingelegt und mit dem Vergussmaterial ummantelt.
Das zu schützende Bauteil wird in ein spezielles Vergusswerkzeug eingelegt und mit dem Vergussmaterial ummantelt.

Viele Industriezweige benötigen für die Herstellung ihrer Produkte elektronische Bauteile, die Metall-Kunststoff-Verbindungen umfassen. Für das Niederdruckvergussverfahren sind solche Verbindungen problematisch. Ein neues Verfahren löst das Problem. 

Niederdruckverguss, auch Low Pressure Moulding (LPM) genannt, ist ein Verfahren zum Schutz elektrischer und elektronischer Bauteile vor äußeren Einflüssen. Seinen Anfang hatte es in den späten 1980er-Jahren mit der Abdichtung von Steckverbindern in der Automobilindustrie. Erste Anwendungen gab es zunächst in der französischen Automobilindustrie: Die Groupe PSA (Peugot Société Anonyme) wollte empfindliche elektronische Bauteile, die für sich gesehen bereits aufwändig gekapselt waren, zusätzlich vor über die Verkabelung eindringender Feuchtigkeit schützen. 

Einige Jahre später haben die Konstrukteure die ersten Gehäuse ersetzt: Die Kapselung erfolgte direkt auf den Leiterplatten im Low-Pressure-Moulding-Verfahren. So weiteten sich die möglichen Anwendungsgebiete nach und nach auf andere Bauteile und Industrien aus. 

Niederdruckverguss hat sich dank weiterentwickelter Materialien, Methoden und Werkzeuge für viele Branchen zum Verfahren der Wahl entwickelt, wann immer elektronische Komponenten vor Feuchtigkeit, Staub, Schmutz und Vibrationen geschützt werden müssen: Hersteller von Kabeln, Leiterplatten, Sensoren, aber auch die Automobilindustrie und Bereiche der Medizintechnik setzen bereits auf dieses Verfahren. Es kommt auch nach wie vor beim Abdichten von Steckverbindern und zum Formen von Tüllen und Zugentlastungen zum Einsatz. 

Herkömmlicher Niederdruckverguss – vielseitig und schnell 
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LPM setzt auf Schmelzklebstoffe, besser bekannt als Hotmelts. Diese Thermoplaste verlieren durch Erwärmung an Viskosität, verformen sich und erhärten beim Abkühlen in der gewünschten Form. Bei einer Verarbeitungstemperatur von 210 °C ist die Viskosität mit etwa 2 bis 7 Pa·s sehr niedrig. Weil das Material sehr flüssig ist, genügt ein niedriger Einspritzdruck. Das Verfahren eignet sich deshalb auch für empfindliche Bauteile, beispielsweise Leiterplatten und Sensoren.
Die Gesamtzykluszeit ist dank relativ kurzer Kühlzeiten beim LPM recht niedrig: Zwischen 10 und 50 Sekunden vom Erhitzen bis zur vollständigen Abkühlung reichen. Das Ergebnis überzeugt langfristig: Polyamide sind Hochleistungsschmelzklebstoffe. Es sind die Klebeeigenschaften des Materials, das zuverlässig abdichtet. Die Haftung erfolgt rein mechanisch.

Vergusswerkzeug, das Herzstück jedes LPM-Projekts 

Beim Low Pressure Moulding – von der Einzelanfertigung bis zur Serienproduktion – kommen grundsätzlich immer Vergusswerkzeuge zum Einsatz: Das zu schützende Bauteil wird in ein eigens für dieses Projekt entwickeltes Vergusswerkzeug eingelegt und darin mit dem Vergussmaterial ummantelt. Je nach Projekt unterscheiden sich das Vergussmaterial und die übrigen Parameter wie Temperatur, Druck und Zykluszeit. So wird das Bauteil vollständig oder nur zu Teilen ummantelt. 
Diese Werkzeuge werden – je nach Anforderung – aus Aluminium oder Stahl gefertigt. Aluminium trumpft mit kürzeren Bearbeitungszeiten in der spanenden Herstellung und einer guten Wärmeleitfähigkeit. Stahl ist sinnvoll, wenn spezielle Einlegeteile erhöhte Anforderungen an das Werkzeugmaterial für die Vergusskavitäten mit sich bringen. Das ist auch der Fall, wenn Schieber oder andere mechanische Auswerfer zum Einsatz kommen. 

Alternativ kommen in manchen Projekten auch spezielle Materialien zur Beschichtung der Vergusskavitäten zum Einsatz. So erreicht man eine deutlich verbesserte Entformbarkeit beziehungsweise erlaubt eine Teilbeschichtung eine gezielt gesteuerte Entformung. Das ermöglicht zum Beispiel, dass beim Öffnen des Vergusswerkzeugs das Teil sicher in der gewünschten Werkzeughälfte verbleibt. Dies führt in den meisten Fällen dazu, dass sich Prozesse besser steuern lassen, unter anderem bei integrierten Vergussstationen in verknüpften Produktionsstraßen.