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Nanobeschichtung für Zinkdruckgussteile als Alternative zur Galvanik

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Unter dem Namen „Föhlan“ bietet die Adolf Föhl GmbH eine revolutionäre Nanobeschichtung als Dünnschichtpassivierung von Zinkdruckgussteilen zum Schutz vor Abrieb und Korrosion an. Das inhouse entwickelte Hightech-Verfahren ist bereits zur Beschichtung von Bauteilen für die Automobilindustrie im Einsatz. So stehen sowohl im chinesischen Werk in Taicang als auch im deutschen Produktionswerk in Michelau neue Nano-Anlagen. Dort werden Großserien passiviert, darunter die Bodenplatten für die Antenne des Transportmodells eines deutschen Premiumherstellers. Angestoßen durch das allgemeine, europaweite Stoffverbot für Chrom-VI-haltige Oberflächen, wurde „Föhlan“ als Alternative zu galvanischen Verfahren konzipiert. Nach mehrjähriger Entwicklungszeit bietet die neue Technologie einen herausragenden Korrosionsschutz und darüber hinaus wirtschaftliche und ökologische Vorteile. So überzeugt die neue Methode mit einem Einsparungspotenzial im zweistelligen Prozentbereich und einer hohen Korrosionsbeständigkeit bei einer Schichtstärke von nur ca. zwei Mikrometern. Im Gegensatz zur Galvanik ist sowohl eine gleichmäßige Schichtdickenverteilung gegeben als auch der Schutz in Hohlräumen gewährleistet. Dabei schont „Föhlan“ Ressourcen gleich auf mehreren Ebenen: Mit einer geringeren Anzahl an Prozessschritten und einer Beschichtungszeit von nur wenigen Minuten, arbeiten die Passivierungsmaschinen effektiv und direkt beim Gießer Föhl. In Konsequenz bedeutet das eine Zeitersparnis bei gleichzeitig erhöhter Stückzahl, geringere Frachtkosten und die Reduzierung von transportbedingten Schäden.

 

Ressourcenschonendes Hightech-Verfahren

Als „grüne“ Technologie arbeitet „Föhlan“ nicht nur energiesparsamer als die gängigen Beschichtungsverfahren für Zink-Teile. Der chemisch-physikalische Prozess kommt in der Vorbehandlung ohne Verätzung aus, vermeidet jegliche Abwasserproblematik und bedarf keinerlei Genehmigungsverfahren, noch greifen etwaige Störfallverordnungen. Denn als Grundlage werden für die Aktivierung alkalische Flüssigkeiten statt Säure eingesetzt, die Passivierung erfolgt auf CR3-Basis und die verwendeten Nanopartikel bestehen aus anorganischem SiO2 sowie einem organischen polymerähnlichem Stoff, der 100 % biologisch abbaubar, nicht brennbar und nicht ätzend ist. Dabei wirkt die Passivierungsschicht, die lediglich eine Schichtdicke von 0,2 bis 0,8 μm aufweist, wie ein Haftvermittler für die Nanoschicht. Zur Versiegelung werden die Nanopartikel durch osmotische Effekte angesaugt und in Kapillaren eingelagert. Die Nanobeschichtung ist mit einem Auftrag von nur 0,5 bis 1,0 μm möglich. „Föhlan“ weist insgesamt nur eine Schichtdicke von 1 bis 2 μm auf, während eine galvanische CR3-Beschichtung mit ca. 10 Mikrometern aufgebracht wird und die Maßhaftigkeit stark beeinflusst.

 

Korrosionsschutz auf hohem Niveau

Neben positiven wirtschaftlichen und ökologischen Effekten überzeugt diese neue Oberflächenbehandlung mit Nanopartikeln vor allem mit ihrer Korrosionsbeständigkeit und bietet im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren einen gleich starken oder besseren Korrosionsschutz. So hat sich das Verfahren bereits in der Praxis bewährt. Zudem belegen externe Laboruntersuchungen im Salzsprühnebeltest – nach DIN EN ISO 9227-NSS – eine Korrosionsbeständigkeit von bis zu 640 Stunden und für die Nanobeschichtung den geringsten Angriff, bessere tribologische Eigenschaften sowie eine höhere Abriebfestigkeit als bei galvanischen Beschichtungen.

 

Föhls Heißkanaltechnologie für Zinkdruckguss macht neue Geometrien gießbar: Filigrane Bauteile mit Wandungen von 0,3 mm und einem Teilegewicht von unter 2 Gramm möglich // Gleichzeitig Reduzierung der Porosität, Erhöhung der Stückzahl und Senkung des Material- und Energieverbrauchs

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Rudersberg – Föhl, der baden-württembergische Spezialist für Zinkdruckguss und Kunststoffspritzguss, präsentiert eine neue Heißkanaltechnologie für Zinkdruckgussteile, die wahlweise ohne oder mit stark reduziertem Angusssystem auskommt. Ein entscheidender Vorteil ist die höhere Qualität der Bauteile durch weniger Lufteinschlüsse bei einer hohen Dichte von > 650 g/cm3. Das neue Verfahren bietet zudem eine filigranere Formgebung der Zinkdruckprodukte. So werden neue Geometrien mit Wandungen von lediglich 0,3 mm und einem Teilegewicht von unter 2 Gramm gießbar, die zuvor mit konventionellen Anlagen nicht in Zink umsetzbar waren. Darüber hinaus können auf derselben Maschinengröße wegen der reduzierten Angüsse bis zu doppelt so viele Teile pro Schuss gegossen werden. Weitere positive Aspekte sind ein geringerer Materialeinsatz, schnellerer Durchsatz und weniger Energiekosten. Grundlage der Innovation ist eine neue Heißkanaldüse, die Föhl mit Partnern entwickelt hat. Dabei standen die Erfahrungen aus dem Kunststoffspritzguss Pate.

 

„Unser Ziel war es, die Anzahl der produzierten Teile auf der gleichen Maschine zu verdoppeln. Das gelingt mit der neuen Technologie, indem wir den Gießlauf und Anschnitt auf ein Minimum reduzieren oder komplett wegfallen lassen und entsprechend weniger Luft in unsere Form einbringen. Damit werden störende Einschlüsse minimiert, die Schwachstellen verursachen. Zudem gewinnt die Umwelt, denn durch die Verdopplung der Kavitäten wird Energie und Kreislaufmaterial eingespart“, erklärt Thomas Herper, Leiter Entwicklung bei Föhl. Das Unternehmen arbeitet seit 2011 an der neuartigen Gusstechnologie, die nun auch beim Zinkdruckguss die aus dem Kunststoffspritzguss bekannte Heißkanaltechnik einsetzt. Da das neue Verfahren ohne Angusssystem auskommt, ist eine Entfernung des Angusses nicht mehr nötig, sodass Folgeprozesse reduziert werden.

 

Die Entwicklung einer neuen Heißkanaldüse war die Grundlage zum angusslosen Gießen. Dabei wurde Föhl durch die Ferrofacta GmbH aus Allendorf in Hessen unterstützt. Im neuen Verfahren wird die Schmelze durch die Heißkanaldüse direkt in die Kavität eingespeist. So werden die Zinkdruckgussteile ohne oder mit stark verkleinertem Anguss gegossen und Lufteinschlüsse im Produkt durch den Wegfall des Gießlaufs deutlich reduziert. Auch bei sehr geringen Wandstärken ab 0,3 mm liegen nun nur noch minimale Porenanteile von rund 2,3 % vor. Der Einsatz der Heißkanaldüse bietet das Gießen komplexer Formen, die im konventionellen Verfahren nicht umsetzbar sind. Die Verwendung mehrerer Heißkanaldüsen bieten zudem den Vorteil der Mehrfachausle- gung. Der Einsatz von weiteren Düsen für ein Bauteil erhöht die Materialmenge, die in der gleichen Zeit in das Formnest eingebracht wird. Das unterstützt ein homogenes Abkühlen des gegossenen Produktes und vermeidet Schwindungslunker oder Spannungen.

 

Die Positionierung der Heißkanaldüse direkt auf dem Bauteil erlaubt eine punktuelle Einspeisung des Materials. So werden, wie beim Punktanguss, während des Kunststoffspritzgießens die Fließwege im Werkzeug gleichmäßig und kurz gehalten. Jetzt können auch runde Gussteile sehr gut realisiert werden, da keine Abflachung für einen etwaigen Anschnitt des Angussverteilersystems benötigt wird. Die Distanzen für den Materialweg in der Kavität – insbesondere zum Mittelpunkt des Bauteils – sind kurz. So entspricht der Materialfluss im formgebenden Bereich nicht mehr dem Durchmesser des erstellten Produktes, sondern dem Radius. Der Wegfall des Angussverteilersystems schafft Platz für zusätzliche Kavitäten auf der Maschine.

 

Auf der GIFA präsentiert sich Föhl unter anderem mit seiner Heißkanaltechnologie für den Zinkdruckguss in Halle 14, Stand F45. Besucher erhalten dort vom 25. bis zum 29. Juni 2019 einen weitreichenden Einblick in den Leistungsumfang. So können sich Interessenten nicht nur im persönlichen Gespräch vom umfassenden Angebot überzeugen, sondern haben auch die Möglichkeit via Virtual Reality Brille digital in die Föhl-Welt einzutauchen.

 

Ansprechpartner für Journalisten: Nadine Konstanty • nadine(at)konstant.de

 

 

GIFA 2019 – Weltneuheit: Föhl präsentiert einzigartige Nanobeschichtung für Zinkdruckgussteile / Zweites Highlight: Heißkanaltechnologie für Teile ohne Angusssystem, die neue Geometrien, eine Kavitätenerhöhung und die Reduzierung der Porosität im Bauteil ermöglicht.

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Auf der weltweit führenden Leitmesse für Gießereitechnologie, GIFA, in Düsseldorf zeigt die Adolf Föhl GmbH, dass Zink jetzt noch mehr kann. In Halle 14, Stand F45, präsentiert der Experte für Druckgusskomponenten aus Zink oder Kunststoff, vom 25. bis zum 29. Juni 2019, sein neues Hightech-Verfahren „Föhlan“, eine einzigartige Nanobeschichtung als Dünnschichtpassivierung von Zinkdruckgussteilen zum Schutz vor Beschädigungen und Korrosion. „Föhlan“ ermöglicht eine Schichtstärke von ca. zwei Mikrometern bei gleichmäßiger Schichtdickenverteilung und gewährleistet auch den Schutz in Hohlräumen. Als grüne Technologie hat das neue Nanobeschichtungsverfahren weitere klare Vorteile gegenüber einer Galvanikbeschichtung: Nicht nur, dass es wesentlich energiesparsamer arbeitet, keine Abwasserproblematik besteht, die Vorbehandlung ohne Verätzung stattfindet und keine aufwendigen Genehmigungsverfahren benötigt werden. Im Gegensatz zur Galvanik ist „Föhlan“ beim Gießer integrierbar, so reduzieren sich Durchlaufzeiten, Frachtkosten und transportbedingte Beschädigungen, da Gießen und Beschichten aus einer Hand erfolgen. Unabhängig davon können aber auch bestehende Teile mit einer Nanooberfläche versehen werden, ohne dass eine Umkonstruktion notwendig ist.

Als Teil seines umfassenden Portfolios informiert der Entwicklungspartner und Hersteller von Teilen aus Zinkdruckguss und Kunststoffspritzguss auch über seine neuartige Heißkanaltechnologie für Zinkteile. Inspiriert aus dem Kunststoffspritzguss ermöglicht Föhl mit diesem Verfahren Zinkteile ohne Angusssystem. So werden nicht nur höhere Auslastungen bei gleichzeitiger Reduktion der Folgeprozesse ermöglicht, sondern auch eine Filigranität sowie ganz neue Geometrien, die zuvor mit konventionellen Anlagen nicht umsetzbar waren. Das neue Verfahren senkt zudem den Energie- und Materialverbrauch und verbessert die Produktqualität messbar durch weniger Luft im Gussteil und dadurch reduzierter Porosität.

In Halle 14, Stand F45, erhalten Besucher einen weitreichenden Einblick in den Leistungsumfang der Föhl-Welt.

 

Ansprechpartner für Journalisten: Nadine Konstanty • nadine(at)konstant.de