Fretting-Verschleiß ist ein limitierender Faktor für die Lebensdauer vieler Kunststoff-Spritzgussformen und verursacht weltweit jährliche Kosten von schätzungsweise über 10 Milliarden Dollar. In die Formoberflächen werden mikrometertiefe Entlüftungsöffnungen eingearbeitet, damit die Luft aus der Form entweichen kann, wenn der Kunststoff die Formhohlräume ausfüllt. Jedes Mal, wenn die Gussform während des Gusszyklus geschlossen wird (d.h. alle 10-30 Sekunden in einer betriebsbereiten Gussform bei laufender Produktion), „passen“ sich die Kontaktflächen aneinander an und unterliegen mikroskopisch kleinen Vibrationsbewegungen, die diese Oberflächen langsam beschädigen, was zu schweren Rissen und zur Freisetzung von Partikeln führt. Letztendlich muss die Form nach wiederholtem Nachschleifen verschrottet werden, was die Gesamtlebensdauer der Form erheblich beeinträchtigt.

Lange produktive Lebenszyklen sind der Schlüssel zur effektiven Abschreibung der hohen Vorabinvestitionen in Gussformen in Spritzgussproduktionsanlagen. Daher ist die Verringerung der Auswirkungen von Passungsrost ein grundlegendes Bedürfnis, das alle Fertigungsindustrien betrifft, die auf Spritzguss angewiesen sind. Dies führt zu direkten Einsparungen, die den verschiedenen Akteuren entlang der Wertschöpfungskette des Spritzgießens (Formenhersteller, Spritzgießer und Endverbraucher von Kunststoffteilen) zugute kommen. Aber auch für die Endverbraucher ergeben sich wichtige Vorteile, da die Verunreinigung der geformten Produkte mit Formrückständen, die durch Abrieb entstehen, reduziert wird – ein zentrales Anliegen in sensiblen Fertigungsindustrien wie der Lebensmittelverpackungs- und Medizinbranche, wo Hygiene von größter Bedeutung ist. Ein weiterer wichtiger Markttrend in Sektoren wie der Elektronik- und Automobilbranche ist die Steigerung von Produktionssynergien, um die Vorteile von Gemeinsamkeiten und Modularität zur Senkung der Gesamtkosten durch Größenvorteile zu nutzen. Dies treibt die Länge der Produktionsserien weiter in die Höhe und schafft einen starken Bedarf an noch langlebigeren Spritzgießformen

Aufbauend auf der umfangreichen Erfahrung von CemeCon Scandinavia bei der Lösung tribologischer Probleme in der Betriebsumgebung von Spritzgussformen ist cleanMOULD eine neuartige Beschichtungslösung für Formen, die auf einer mehrschichtigen diamantähnlichen Beschichtung (DLC) basiert, die sowohl die Oberflächenhärte als auch die Schmierfähigkeit optimiert, um die Auswirkungen von Reibungsverschleiß zu minimieren. Die Funktionsformel von cleanMOULD beruht auf einer eindeutigen Sequenz.

Dies ermöglicht nicht nur eine in dieser Klasse führende Oberflächenhärte und Schmierfähigkeit, sondern auch eine unübertroffene strukturelle Integrität der Beschichtung, Haftung an der Grundform und Langzeitstabilität, was zu einer längeren Lebensdauer (bis zu 10x) beiträgt, selbst bei erheblichem mechanischem Verschleiß, thermischer Belastung und allgemein rauen Betriebsbedingungen, wie sie typischerweise bei der Spritzgussherstellung auftreten. Dies bedeutet enorme wirtschaftliche Einsparungen für den Endverbraucher, da mehr Teile mit der gleichen Ausrüstung produziert werden können oder weniger Formen benötigt werden, um die benötigte Stückzahl zu erreichen. Darüber hinaus ermöglicht es eine durchschnittliche Umwelteinsparung von 250 kg Rohstahl pro verlängertem Lebenszyklus von beschichteten Formen, deren Herstellung und Bearbeitung mehr als eine Tonne CO2 in die Atmosphäre freisetzen würde.

Das Haupthindernis für die erfolgreiche Nutzung der cleanMOULD-Technologie ist der Mangel an Marktbewusstsein und Kundenakzeptanz der Technologie. Um die Risikowahrnehmung zu verringern und das Vertrauen der Endverbraucher in die Einführung von cleanMOULD zu stärken, müssen die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit der neuen Technologie in Zusammenarbeit mit wichtigen Meinungsbildnern der Branche in einer groß angelegten Demonstration deutlich nachgewiesen werden.

cleanMOULD hat das Potenzial, zu einer Schlüsseltechnologie für die Kunststoffindustrie zu werden, indem es eine effektive Lösung für das weit verbreitete Problem des Fretting-Verschleißes bietet. cleanMOULD wird erheblich zur Rentabilität der Zielanwender beitragen, indem es die Lebensdauer der Gussformen um das 10-fache erhöht, verglichen mit den heutigen Spritzgussformen, die 0,5-1 Millionen Schuss erreichen, bevor sie eine größere Reparatur benötigen. Es ermöglicht auch niedrigere Wartungskosten und längere Wartungsintervalle. Insgesamt wird erwartet, dass der Return of Investment für cleanMOULD-Anwender mehr als das 20-fache der erwarteten Beschichtungskosten beträgt, was ein sehr überzeugendes Wertangebot darstellt.

Dieses Projekt wurde vom Europäischen Forschungsrat (ERC) im Rahmen des Forschungs- und Innovationsprogramms Horizont 2020 der Europäischen Union finanziert(Finanzhilfevereinbarung Nr. 784167).