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Die PPD-Technologie von Oerlikon Balzer steigert die Leistungsfähigkeit von Formwerkzeugen

PPD-Technologie – Alternative zum Hartverchromen
Einmal behandeln, jahrelang Ruhe

Einmal behandeln, jahrelang Ruhe
Ein Blick ins Innere der Vakuumkammer, dem Herzstück der PPDTM-Technologie: Große Automobilformwerkzeuge werden wiederholt mit gepulstem Plasma beschichtet. Es entstehen keine giftigen Abfall Produkte. Bild: Oerlikon
Oerlikon Balzers hat die nächste Generation der PPD-Technologie (Pulsed Plasma Diffusion) für die Oberflächenbeschichtung großer Formwerkzeuge auf den Markt gebracht. Das Unternehmen sieht darin einen wichtigen Meilenstein in der Substitution von giftigen Substanzen in Herstellungsprozessen wie dem Hartverchromen durch eine wirtschaftliche und umweltfreundlichere Alternative.

Dieser Beitrag wurde erstellt nach Informationen von Oerlikon Balzers, Liechtenstein

Inhaltsverzeichnis
1. Wachsende Nachfrage nach kosteneffizienten Lösungen
2. PPD-Technologie: Verschleißschutz für fünf Jahre und mehr
3. Zum Verfahren: Pulsed Plasma Diffusion (PPD)

Zum Schutz gegen Verschleiß und zur Steigerung der Leistungsfähigkeit in der Industrieproduktion sind die meisten Formwerkzeuge, vor allem in der Automobilindustrie, beschichtet. Trotz seiner umwelt- und gesundheitsschädlichen Substanzen im Produktionsprozess ist das Hartverchromen die meistverbreitete Methode. Die von einer Kombination von Wasserstoff, Stickstoff und Elektrizität angetriebene PPD-Technologie von Oerlikon Balzers kommt ohne gefährliche Chemikalien aus und bietet somit eine umweltfreundliche Alternative zum Hartverchromen. Die erste Generation der PPD-Technologie wurde 2004 auf den Markt gebracht und wird von führenden Autoherstellern eingesetzt.
Das Liechtensteiner Unternehmen hat nun die nächste Generation der Pulsed Plasma Diffusion für die Oberflächenbeschichtung großer Formwerkzeuge auf den Markt gebracht. Mit einer Beladungskapazität von 10 m x 3 m und 40 t basiert sie auf einem vollautomatisierten Prozess, der für eine sichere und kontrollierte Atmosphäre sorgt.

Wachsende Nachfrage nach kosteneffizienten Lösungen

Die Beschichtungsanlagen sind laut Herstellerangaben die größten ihrer Art weltweit und können auch die größten Formwerkzeuge in der Automobilindustrie bearbeiten. „So erfüllen wir die wachsende Nachfrage nach kosteneffektiven und umweltfreundlichen Produktionslösungen in der Autoindustrie“, sagt Phil Read, Head of Sales and Business Development PPD bei Oerlikon Balzers.

Die Technologie ist derzeit an drei Standorten in Europa, Korea und Amerika verfügbar. Für 2013 sind weitere Installationen in China und Japan geplant. Jüngster Anwender ist das Balzers Coating Center in Pell City, Alabama.
Für die auf einem vollständig neuen Prozessdesign basierende Technologie verspricht das Unternehmen bedeutende Vorteile:

  • Beim Einsatz der PPD-Technologie ist über die gesamte Lebensdauer des Werkzeugs nur eine Beschichtungsanwendung erforderlich. Dadurch ergibt sich ein Kostenvorteil von bis zu 65 % gegenüber dem Hartverchromen.
  • Im Vergleich zu verchromten Werkzeugen zeichnen sich die mit der PPD-Technologie behandelten Werkzeuge durch eine deutlich höhere Oberflächenqualität aus. Dadurch wird der Nacharbeitungsbedarf der geformten Karosserieteile drastisch reduziert.
  • Die wartungsarme PPD-Oberfläche reduziert die Ausfallzeiten für den Kunden und ermöglicht Produktivitätsgewinne von bis zu 25 %.

Das stärkste Argument für die Pulsed Plasma Diffusion liefern sicherlich die zu erzielenden Standzeiten der Werkzeuge. Da Chrom mit der Zeit verschleißt, „muss der Kunde beim herkömmlichen Hartverchrom-Prozess alle 100 000 bis 150 000 Teile erneut verchromen“, weiß Phil Read. „Mit PPD muss er das Werkzeug nur einmal behandeln.“

PPD-Technologie: Verschleißschutz für fünf Jahre und mehr

Über eine Modellzeit von vier bis fünf Jahren mit einem gesamten Produktionsvolumen von 500 000 bis 1 Million Teilen bedeute dies, dass das Werkzeug fünf- bis zehnmal neu verchromt werden müsse – oder eben nur einmal mit PPD. „Daraus“, rechnet Read vor, „ergibt sich ein Kostenvorteil von 65 Prozent oder sogar noch mehr, und das nur im Hinblick auf den Verschleißschutz.“ Bei einem europäischen Automobilhersteller beispielsweise wurden mit einem einmalig PPD-behandelten Werkzeug rund 3,5 Millionen Teile gefertigt.
Eine weitere hervorhebenswerte Eigenschaft sei die so genannte Maintenance-Friendly-Oberfläche: „PPD ist ein Diffusionsprozess ohne die Nachteile von anderen Beschichtungsprozessen. Das bedeutet“, erläutert Read, „dass der Kunde noch Oberflächenänderungen oder Reparaturen vornehmen kann, falls das Werkzeug beschädigt wird.“ Bei Hartchrom könne die Oberfläche nicht mehr verändert werden, sonst würde man die Schicht zerstören. Aufwendiges Entschichten, Reparatur und erneutes Verchromen wären die Folge.

Die Pulsed Plasma Diffusion ist auch für Kunststoffwerkzeuge geeignet. Und bei verschmutzten oder öligen Werkzeugen kann man sich eine aufwendige Reinigung sparen: Sie wandern ohne Vorbehandlung direkt in die Anlage.

Metallische Bindung statt mechanische Verklammerung


Zum Verfahren: Pulsed Plasma Diffusion (PPD)

Die PPD-Technologie ist ein von Oerlikon Balzers entwickeltes Verfahren für den Verschleißschutz von Großwerkzeugen aus Gusseisen und Stahl. Es handelt es sich um ein Nitrierverfahren, bei dem unter hoher Temperatur Stickstoff in die Metalloberfläche der Werkzeuge eingebracht wird. Dadurch lassen sich die Eigenschaften der Werkzeuge, insbesondere was den Verschleiß betrifft, deutlich verbessern.

Optimierte Schichteigenschaften und größere Härtetiefe machen die Werkzeuge belastbarer und verschleißfester, was Teilequalität und Pressenverfügbarkeit deutlich erhöht. Die Diffusionsschicht festigt das Gefüge, steigert die Härte der Werkzeug-Randzone und bildet eine ideale Abstützung für die Verbindungsschicht.
Technische Daten
  • Chargierdimensionen: L x B = 10 m x 2,7 m
  • Stückgewicht bis 25 t
  • Chargengewicht 40 t
  • Bogenentladungssteuerung
  • Digitale Datenspeicherung
  • Ferngesteuerte Prozessüberwachung
  • Ferngesteuerte Wartung
  • Automatische Prozesssteuerung
  • Clean Technology

Dieser Artikel wurde am 26.01.2022 17.17 Uhr aktualisiert.

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