Bauteil-Funktionalität mit Oberflächentechnik herstellen

Tipps & Tricks, worauf Sie bei der Bauteil-Beschichtung achten sollten

Zink-Nickel-Beschichtungsanlage

Beschichtungsanlage bei der Holzapfel Group

Die Oberfläche eines Bauteils ist oft entscheidend, wenn es um das Erfüllen bestimmter funktioneller Anforderungen geht. Beschichtungstechnologien unterstützen dabei, die Oberflächen verschiedener Grundmaterialien je nach Anforderungsprofil mit zusätzlichen oder optimierten Eigenschaften zu versehen. Metallische Grundwerkstoffe erhalten durch geeignete Oberflächenbehandlungen funktionelle Merkmale, die das Material an sich nicht aufweist. Häufig ist die Nutzung eines Bauteils für den geforderten Zweck erst durch die mit Hilfe der Oberflächentechnik realisierten Eigenschaften möglich. Die funktionelle Oberflächentechnik dient sozusagen als „Enabler“.

Oberflächentechnik bietet eine Vielzahl an Möglichkeiten

Durch Oberflächenbehandlung zusätzlich hergestellte Funktionen sind beispielsweise:

  • elektrische Eigenschaften wie Leitfähigkeit und Widerstand bzw. Abschirmung von elektromagnetischen Störwellen
  • physikalische Merkmale wie Temperatur- oder Verschleißbeständigkeit, Härte
  • mechanische Funktionen wie Duktilität
  • chemische Funktionsanforderungen wie Korrosionsschutz, Chemikalienbeständigkeit
  • oder auch die Kombination von mehreren Eigenschaften.

Galvanotechnik für zahlreiche Einsatzmöglichkeiten

Die galvanische Metallabscheidung bietet mit vielfältigen Beschichtungsverfahren und hervorragenden Eigenschaften eine große Bandbreite an Optionen, um funktionelle Merkmale auf metallischen Werkstoffen zu realisieren. Aber wie findet man in der Vielzahl an Möglichkeiten die richtige Oberfläche – oder Oberflächenkombination – für ein konkretes Bauteil und die daran gestellten Anforderungen? Und das in einem Umfeld, in dem Material- und damit auch Kosteneinsparungen immer wichtiger werden?

Chemisch Nickel Anlage

Beschichtungsanlage bei der Holzapfel Group, bspw. für Chemisch Nickel-Verfahren und Schichtkombinationen wie Chemisch Nickel plus SIlber oder Zinn

Die richtige Beschichtung (Beschichtungskombination) finden

Um bei der Auswahl der Oberfläche schneller und besser ans Ziel zu kommen, ist es ratsam, sich vorher intensiv mit dem Bauteil, seinem Grundmaterial, der Einbausituation und den gewünschten Eigenschaften auseinanderzusetzen. Im Idealfall geschieht dies gemeinsam mit dem Beschichtungspartner, der in einem frühen Entwicklungsstadium Hinweise zu beschichtungstechnisch sinnvollen Konstruktionsanpassungen oder der Auswahl des Grundmaterials anbringen kann.

Fragen, mit denen man sich beschäftigen sollte, sind etwa

Erforderliche elektrische Schichteigenschaften

  • Zuverlässige Masseanbindung
  • Elektrische Isolierung
  • Sicherstellung Leistungsübertragung
  • Kontaktierung
  • Leitfähigkeit / spezifischer elektrischer Widerstand
  • Elektrischer Überschlag
  • Erdungspunkte / Potentialausgleich
  • Stoffschlüssige Verbindung zur Wärmeableitung
  • Keine Kontaktkorrosion bspw. im Verbau von Stahl mit Aluminium
  • Lötfähigkeit
  • Klebefähigkeit

Anforderungen an die Qualität der Beschichtung

  • Restschmutzanforderung
  • Enge Toleranzen für Schichtdicke
  • Höhere Anforderung an Prozessfähigkeit
  • Reproduzierbarkeit der Verfahren
  • Chemische Zusammensetzung der Schicht
  • Phosphoreinbaurate
  • Rissfreie Schichten / geschlossene Schichten
  • Schichthaftung

Was ist generell bei der Entwicklung / Beauftragung von Oberfläche zu beachten, vor allem im Hinblick auf Bauteile für die E-Mobilität?

  • Kunde und Oberflächenpartner schaffen ein gemeinsames Verständnis über Funktion und Anforderungen des Bauteils hinsichtlich des Einsatzbereiches und den daraus abgeleiteten Forderungen an die Beschichtung (unter Berücksichtigung von Faktoren wie Substratauswahl, Legierungsbestandteile, Bauteil-Geometrie, Anlieferzustand, Einbausituation, kostenoptimierte Auswahl des Beschichtungsverfahrens)
  • Sinnvoll können trilaterale Gespräche zwischen Substrathersteller, Beschichter und Bauteil-/Baugruppenproduzent zur Abstimmung der Schnittstellen innerhalb der Wertschöpfungskette sein.
  • Projektmanagement mit strukturierter Abarbeitung und integriertem Risk-Management in Verbindung mit Erfahrung des Beschichters gewährleistet, dass der Kunde ein Produkt mit dauerhafter Funktionalität und Qualität erhält.
  • Der Beschichter Ihrer Wahl sollte in der Organisationsstruktur so aufgestellt sein, dass er den Automobilanforderungen auf allen Ebenen begegnen kann, von der Entwicklung über ein etabliertes Projekt-, Prozess- und Riskmanagement bis hin zu ggf. Key-Account-Betreuung.  
  • Verfahrensvielfalt, damit objektive Beratung unterschiedlicher Beschichtungsalternativen möglich ist
  • Modernste Prüf- und Auswertungsmöglichkeiten, Labor, physikalisches Labor
  • Entwicklungskompetenz im eigenen Haus sowie gut vernetzt mit Instituten und breit aufgestellten Verfahrenslieferanten

Den richtigen Beschichtungspartner finden

Ein kompetenter Oberflächenbeschichter stellt vor Abgabe eines Angebots zuzüglich zu den die Beschichtung betreffenden Spezifikationen Fragen zu diversen Themen wie:

  • Einbausituation
  • Sicherheitsrelevantes Bauteil
  • Zusätzliche Leistungsspezifikationen an die Oberfläche
  • Liegen Informationen über den weiteren Verbau / Montage vor
  • Notwendige labortechnische Ausstattung wie z. B. Lifetime-Tests
  • Etc. 

Kompetente Oberflächenbeschichter ergänzen ihr Angebot um Hinweise wie z. B.:

  • Technische Machbarkeit in Verbindung mit Lastenheft-Erstellung
  • Artikel- / teilespezifische Projektvereinbarungen
  • Umgang mit Fehlern
  • Artikelspezifische und qualitätsrelevante Details sind in einem QVP-Gespräch zu benennen
  • Umgang mit Verpackung & Logistik
  • Angebot, gemeinsame Produkt-FMEAs durchzuführen