Es gibt verschiedene etablierte Verfahren, um Kunststoffteile und Bauteile aus Kunststoff vollflächig zu metallisieren, also deren gesamte Oberfläche gleichmäßig mit Metall zu beschichten. Mit der 3D-MID-Technologie sind auch selektive Beschichtungen, also die Metallisierung von definierten Teilflächen, möglich.
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Mit Hilfe des 3D-MID-Verfahrens können Kunststoffteile nicht nur vollflächig, sondern auch selektiv metallisiert werden. Das Kunststoffteil wird dazu an den Stellen, die beschichtet werden sollen mit einem speziellen Laser aktiviert (man spricht von Laseraktivieren oder auch Laserdirektstrukturieren). Die im Kunststoff direkt unter der Kunststoffoberfläche enthaltenen Additive werden durch die Laserbehandlung „freigelegt“.
In einem chemischen Bad können dann gezielt nur an den aktivierten Flächen Kupferpartikel abgeschieden werden. Auf die Startschicht aus Kupfer können dann andere Metall, z.B. Nickel, Zinn oder Gold abgeschieden werden. Auf diese Weise erhält man ein selektiv beschichtetes Kunststoffteil.
Die MID-Technologie ermöglicht es dabei, zweidimensionale und auch dreidimensionale Kunststoffteile selektiv zu beschichten und zum Beispiel als Schaltungsträger für elektronische oder mechatronische Baugruppen zu verwenden. Mit dem LPKF-LDS-Verfahren werden metallische Leiterbahnen auf das Substratmaterial aufgebracht und so dreidimensionale Baugruppen erzeugt, die gleichzeitig als Schaltungsträger dienen.
Diese räumlichen elektronischen Baugruppen werden mittels 3D-MID-Technologie gefertigt und ermöglichen gegenüber herkömmlichen Baugruppen die Integration von elektronischen, mechanischen, fluidischen, optischen und thermischen Funktionen. Die so entstehenden Zusatznutzen stellen Vorteile dar, die mit zweidimensionalen Schaltungsträgern (Leiterplatten) nicht realisiert werden können.
Aber nicht nur Schaltungsträger lassen sich mit dem Verfahren erzeugen. Die Möglichkeit, Kunststoffe selektiv mit Metall zu beschichten ermöglicht unter anderem auch die Fertigung von Antennen, Abschirmungen oder Dekoroberflächen.
TEPROSA bietet Ihnen als Komplettanbieter die gesamte 3D-MID-Fertigungskette aus einer Hand an. Wenn externe Prozesse zur Fertigung Ihres MIDs notwendig sind, übernehmen wir gerne das Lieferantenmanagement, so das Sie sich ganz auf Ihr Produkt konzentrieren können.
Für die selektive Metallisierung mit Hilfe der 3D-MID-Technologie eignen sich Kunststoffe, die das von der LPKF Laser & Electronics AG entwickelte LDS-Additiv beinhalten. Mittlerweile existieren eine Vielzahl an laseraktivierbaren Thermoplasten, die das notwendige metallische Additiv enthalten und sich damit für die Herstellung von MID mit dem von LPKF Verfahren der Laser-Direkt-Strukturierung eignen. Hier finden Sie eine Auswahl der grundsätzlich verfügbaren Polymere:
Grundsätzlich ist es möglich, das LDS-Additiv einem Kunststoff beizumischen. Wir beraten Sie gerne bei der Auswahl des Kunststoffgranulats, des geeigneten Verfahrens und übernehmen für Sie die Beschaffung. Eine Auswahl der gängigen Kunststoffgranulate haben wir immer auf Lager, so dass wir umgehend mit Ihrem Projekt starten können.
Auch additiv gefertigte Kunststoffteile eignen sich grundsätzlich für eine selektive Beschichtung mit dem 3D-MID-Verfahren. Mittlerweile existieren druckbare Filamente und Harze, die sowohl im FDM- als auch im SLA-Druck eingesetzt werden können. Die so gefertigten Teile lassen sich mit dem LPKF-LDS-Verfahren aktivieren und chemisch gezielt metallisieren.
Die Herstellung eine Kunststoffmetallisierung nach dem LPLF-Verfahren erfolgt in einer Prozesskette mit den folgenden vier grundlegenden Prozessschritten:
Im ersten Prozessschritt wird der Grundkörper erzeugt, der später metallisiert werden soll. Dazu werden mit speziellen Additiven versehene Kunststoffe (meist Thermoplaste) eingesetzt. Die Verarbeitung dieser Kunststoffe findet im Spritzgießverfahren und zunehmend im 3D-Druck statt.
Bei der Laseraktivierung (Laserdirektstrukturierung) werden die speziellen im Kunststoff enthaltenen Additive „freigelegt“. Das dazu verwendete Verfahren wurde von der LPKF Laser & Electronics AG entwickelt. Bei der Ablation der obersten Spritzgusshaut werden die darunter befindlichen Keime durch den Laserstrahl aktiviert und somit für eine spätere Metallanhaftung modifiziert.
Die Beschichtung der Kunststoffteile nach der Laseraktivierung erfolgt in speziellen Metallisierungsbädern. Die bei der aktivierung freigelegten Additive dienen im Prozessschritt der chemischen Metallisierung als Keimling für Kupferpartikel. Auf dieser Art und Weise entsteht eine erste Metallschicht, die in weiteren Metallisierungsprozessen verstärkt, oder mit anderen Metallen (z.B. Nickel, Zinn, Gold) ergänzt werden kann. Eine Möglichkeit größere Schichtdicken aufzubeuen ist das Kunststoffgalvanisieren.
Nachdem die Beschichtung erfolgt ist, können die modifizierten Kunststoffteile auch als Schaltungsträger genutzt werden und mit elektronischen Bauelementen bestückt werden. Man spricht dann von sogenannten Mechatronic Integrated Devices/MID. Die MIDs lassen sich dabei grundsätzlich nach demselben Prinzip bestücken, wie herkömmliche Platinen.
Eine besondere Herausforderung stellt die Bestückung der dreidimensionalen Schaltungsträger allerdings dar, wenn viele Bauelemente auf verschiedensten Ebenen der MID-Baugruppen platziert werden sollen und so ein komplexes Bauteildesign entsteht. Bei der Serienfertigung potenzieren sich Ineffizienzen durch ein unnötig komplexes Bauteildesign, oder einer nicht vollständig durchdachten Platzierung der einzelnen Bauelemente allerdings schnell zu einem großen Kostentreiber.
Unsere Kompetenzen liegen in der selektiven Metallisierung von Kunststoffteilen. Seit über 10 Jahren sind wir als Serienlieferant tätig und bieten Ihnen alle Fertigungsschritte der Kunststoffmetallisierung aus einer Hand. Gerne betreuen und beraten wir Sie hinsichtlich der technischen Funktionalität und der Umsetzbarkeit Ihres 3D-MID-Projekts schon während der Entwicklung und natürlich auch bei der Fertigung. Welches Grundmaterial ist geeignet? Welche Oberflächenbehandlung ist möglich? Für welche Anwendungen ist die selektive Metallisierung geeignet? Mit welchen Kosten ist zu rechnen?
Die Verwendung der MID-Technik zur selektiven Kunststoffmetallisierung ermöglicht die Integration von mechanischen und elektronischen Funktionen und kann somit zu einer Miniaturisierung einer Baugruppe beitragen. Gestalterische Freiheiten in der Entwicklung, die Reduktion von Montagekosten und weitere Kostenvorteile sind weitere Vorteile.
Neben der selektiven Metallisierung von Kunststoffteilen bieten wir Ihnen auch die folgenden Dienstleistungen:
Paul-Ecke-Str. 6
39114 Magdeburg
Deutschland
