Herstellung von Kunststoffgehäusen mittels Spritzgießtechnologie unter Berücksichtigung von Gesichtspunkten der EMV

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Herstellung von Kunststoffgehäusen mittels Spritzgießtechnologie unter Berücksichtigung von Gesichtspunkten der EMV
Projektleitung Harald Hansmann , Prof. Dr.-Ing.
Kürzel
Projektbeginn 01. September 2000
Projektabschluss 28. Februar 2002
Projektpartner Brabender OHG Duisburg, Deutsches Institut für Kautschuktechnik DIK Hannover, Cercert GmbH Wismar
Projektbeteiligte Institut für Oberflächen- und Dünnschichttechnik ,
Projektmittel 96000,00 €
Mittelgeber BMBF-Projekt (aFuE)
Fakultät(en) Fakultät für Ingenieurwissenschaften
Forschungsschwerpunkte(e) Produktentwicklung
Hyperlink http://www.ifod.hs-wismar.de/

Inhalt

Mit der zunehmenden Verbreitung von funktionsintensiver sensibler Elektronik im industriellen und privaten Bereich wird die Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV), d.h. die Fähigkeit dieser Systeme sich problemlos in das elektromagnetische Einsatzumfeld zu integrieren, zu einer entscheidenden Produkteigenschaft. Elektrische und Elektronische Geräte dürfen weder andere Geräte durch elektromagnetische Strahlung stören noch selbst in ihrer Funktionsweise durch Elektromagnetische Wellen gestört werden. Hierfür bestehen seit 1992 europaweit Regelungen [1, 2, 3], die seit dem 1.1.1996 verbindlich sind. Eine Möglichkeit zur Minderung gestrahlter Störungen besteht darin, für elektronische Geräte geschirmte Gehäuse zu verwenden. Stahlblech und Aluminium sind längst als Gehäusematerialien vom Kunststoff abgelöst worden. Hier überwiegen all die kunststofftypischen Vorteile wie integrierte Konstruktion, Montagehilfen, Scharnier- und Verriegelungsmechanismen, Oberflächengestaltung. Weitere Vorteile bestehen im geringen Gewicht, hohem Korrosionswiderstand, geringer Materialermüdung usw. sowie den geringen Stückkosten von Kunststoffgehäusen. Als elektrischer Nichtleiter bietet das Kunststoffgehäuse zugleich eine elektrische Vollschutz-Isolierung. Die elektrische Isolierung ist jedoch gleichzeitig der Grund für fehlende Abschirmeigenschaften von Kunststoffen gegenüber elektromagnetischen Feldern. Zugleich können infolge triboelektrischer Effekte elektrostatische Aufladungen auftreten. Durch plötzliche Entladungen können elektrische Bauelemente gestört aber auch zerstört werden (Electrostatic Discharge, ESD). Abhilfe versprechen hier Abschirmung und Ableitung. Diese Maßnahmen können auch realisiert werden, wenn der Kunststoff bzw. seine Oberfläche mit einer elektrisch leitenden Schicht ausgestattet wird.


Dazu stehen verschiedene Verfahren zur Verfügung:

  • Beschichten mit Leitlacken [4, 5]
  • Auskleiden mit metallischen Folien oder Vliesen [5]
  • Methoden der PVD zur Abscheidung metallischer Schichten z.B. Cu, Al [6, 7, 8]
  • Thermisches Spritzen von Metallschichten (Flamm- und Plasmaspritzen) [9, 10, 11]
  • Elektrochemisches/Galvanotechnisches Beschichten [12, 13, 14]
  • Leitfähige Polymere und gefüllte Kunststoffe (siehe Abschnitt 2 und dort zitierte Autoren).


Mit Blick auf die Erfordernisse der Massenproduktion, kommt der Spritzgießtechnologie und der Vermeidung von zusätzlichen Bearbeitungsschritten wie Beschichten und Lackieren eine hohe Bedeutung zu. Die Entwicklung leitfähiger Polymere bzw. auf Polymeren basierender Komposit-Werkstoffe ist deshalb nach wie vor ein aktuelles Thema der internationalen Materialforschung. Der Entwicklung eines solchen Werkstoffes im engen Zusammenhang mit der erforderlichen Modifizierung der Spritzgußtechnik wendet sich dieses Forschungsprojekt zu. Prüfstein für die Materialqualität ist, neben der mechanischen Werkstoffprüfung, den Fragen des optischen Designs und der Recycelbarkeit, die erreichte Effektivität der Abschirmung. Das Projekt ist deshalb ein interdisziplinäres Vorhaben. Die Fachbereiche Maschinenbau, Verfahrens- und Umwelttechnik sowie Elektrotechnik und Informatik der Hochschule Wismar und das Institut für Polymertechnologien (IPT) sowie das EMV Informations- und Prüfzentrum e.V. (IPZ EMV) werden als jeweils kompetente Partner kooperieren.