Umweltfreundliche Metallisierung von Kunststoffen

Mit Laser vorbehandeltes, anschließend metallisiertes 3D-Bauteil aus CFK.
© Fraunhofer IST, Falko Oldenburg
Mit Laser vorbehandeltes, anschließend metallisiertes 3D-Bauteil aus CFK.

Herausforderung 

Die galvanische Kunststoffmetallisierung erfolgt heute oft noch über eine Vorbehandlung mit Cr(VI)-haltigen Beizen. Diese Beizen gelten als toxisch und krebserregend und müssen gemäß der europäischen REACH-Verordnung nach einer Übergangszeit substituiert werden. Ziel des Projektes war es, eine lasergestützte Methode zu entwickeln, um die Metallisierung weniger umweltbelastend zu gestalten. 

Lösung 

Für die erfolgreiche Umsetzung des Projektes war die genaue Kenntnis der Oberflächenmorphologie des herkömmlich gebeizten Kunststoffes unerlässlich, die durch Rasterelektronenmikroskopie intensiv untersucht wurde. Das Laserabtragsverfahren wurde so modifiziert, dass die Kunststoffoberfläche eine direkte Kopie der gebeizten Oberfläche war. Auf der Oberfläche wurden durch extrem kurzzeitige Laserimpulse kleinste Mengen Kunststoff verdampft und hinterließen kleine Krater, die ähnlich wie bei der chemischen Vorbehandlung für die mechanische Haftung der Metallschicht auf dem Kunststoff sorgen. 

Mehrwert 

Das Projekt hat gezeigt, dass mit der Laservorbehandlung eine neue, wenig umweltbelastende Methode zur Metallisierung nahezu beliebiger Kunststoffe entwickelt wurde, die ohne chemische Vorbehandlung auskommt. Allerdings sind Laserverfahren zum jetzigen Zeitpunkt zu kostenintensiv für den allgemeinen Einsatz. Schwierig ist auch die Behandlung von Werkstücken komplexer Geometrie.   

Einblicke ins Projekt

Der Querschliff zeigt den Unterschied zwischen der Laservorbehandlung (oben) und der konventionellen chemischen Vorbehandlung (unten).
© Fraunhofer IST
Der Querschliff zeigt den Unterschied zwischen der Laservorbehandlung (oben) und der konventionellen chemischen Vorbehandlung (unten).
Das Bild zeigt eine raue Kunststoffoberfläche. Durch den Wärmeeintrag des Lasers verdampft ein Teil des Kunststoffs.
© Fraunhofer IST
Das Bild zeigt eine raue Kunststoffoberfläche. Durch den Wärmeeintrag des Lasers verdampft ein Teil des Kunststoffs.

Förderhinweis

Das Projekt wurde von der Fraunhofer-Gesellschaft im Rahmen der internen Programme gefördert (MEF »REAKOLA«).