Niederdruckgießen, was ist es, wie und wo wird es eingesetzt, das Verfahren

 

Niederdruckgießen ist eine Technik, die wir alle in unserem täglichen Leben sehen und kennen. Auch wenn Sie es vielleicht nicht bemerken, ist Niederdruckgießen ein wesentlicher Bestandteil vieler Geräte und Anlagen, die Sie täglich benutzen. Es geht stillschweigend seiner Arbeit nach und Sie denken wahrscheinlich nicht weiter darüber nach.

Hier bei QL-Custom haben wir viele Jahre Erfahrung mit dem Niederdruckgießen. Deshalb möchten wir Ihnen in diesem Artikel einige der wichtigsten Punkte zu diesem Verfahren vorstellen.

Hier eine kurze Antwort zum Mitnehmen, dann werden wir uns näher mit dem Verfahren und den Vorteilen des Niederdruckgießens befassen, nicht nur für die Anwendungen, sondern auch für die Umwelt.

 

Was ist also Niederdruckgießen? Low Pressure Molding ist eine Technik zum Schutz und zur Verkapselung von Komponenten, die anfällig für Beschädigungen, Feuchtigkeit oder andere äußere Einflüsse sind. Typisch sind Anwendungen wie Verdrahtung und gedruckte Schaltungen. Unter Verwendung von Materialien, die als Hotmelts bekannt sind, werden Polymere verwendet, um die Komponenten mit Hilfe von Spezialmaschinen zu versiegeln.

 

Polyamidwerkstoffe auf Dimersäurebasis, die oft als "Hotmelts" bezeichnet werden, sind Thermoplaste, die bei Erwärmung auf bestimmte Temperaturen biegsam und verformbar werden und sich für die Verwendung um wertvolle Anschlüsse und Verbindungen eignen.

 

 

Warum es Niederdruckgießen genannt wird

 

Das Niederdruckgießen (oder LPM) ist, wie der Name schon sagt, der Einsatz von Verfahren und Techniken mit niedrigerem Druck, die dort eingesetzt werden, wo Bauteile unter dem normalen Druck oder der extremen Hitze leiden können, die sonst bei den in der Industrie üblichen Druckgießanwendungen verwendet werden.

Um es noch einmal zu wiederholen: Es gibt zwei Hauptgründe, warum eine Anwendung den Einsatz des Niederdruckspritzgießens erfordern kann.

 

Verformbarkeit

Ein wichtiger Faktor ist die Notwendigkeit, dass die verwendeten Thermoplaste viskoser sind. Durch die Viskosität kann das eingespritzte Material in sehr kleine oder komplexe Räume und Hohlräume eingebracht werden. Für das Auftragen bei niedrigem Druck wird häufig ein manuelles Zahnradpumpenverfahren verwendet, das für ausreichenden Druck sorgt, um das viskose Material zwischen die Komponenten zu treiben.

Dadurch wird verhindert, dass zerbrechliche Komponenten verrutschen oder zerbrechen, und die ansonsten ungeschützte Elektronik wird besser geschützt und stabiler.

Die Viskosität wird gemessen in der so genannten Centipoise - eine spezifische Maßeinheit, die bei etwa 210°C (410F) die Konsistenz von "Pfannkuchensirup" hat, der für die Anwendung bei niedrigem Druck ausreichend und sicher ist.

 

Klebekraft

Im Allgemeinen werden Polyamid-Werkstoffe als Hochleistungs-Schmelzklebstoffe angesehen. Polyamid hat eine klebende Eigenschaft, die dazu beiträgt, die Bauteile abzudichten.

 

Der Anwendungsprozess des Niederdruckgießens

 

Wenn eine Leiterplatte oder ein anderer Schaltkreis im Niederdruckgussverfahren hergestellt werden soll, geht es nach der Herstellung der Leiterplatte in die nächste Phase, das Niederdruckgießen.

Das Niederdruckspritzgießen beginnt in Form von kleinen Pellets, die in der richtigen Menge bzw. dem richtigen Gewicht abgemessen und einer speziellen LPM-Maschine zugeführt werden, in der sich auch die zu füllende Formschablone befindet. Die fertige Leiterplatte wird in die Maschine eingelegt - oder es wird eine Kaltform als anfängliche Barriere gegen die Hitze der Druckinjektion verwendet. Dann ist sie bereit für das Auftragen der Hauptschicht aus Thermoplast. Nach dem Erhitzen auf 410 F wird das Polyamid dann eingespritzt - entweder manuell oder mechanisch unter Verwendung von Niederdruckverfahren, in der Regel mit 50 bis 200 PSI.

Der Fluss wird aufrechterhalten und reguliert, er umgibt die Komponenten und beginnt sogar bei Kontakt zu trocknen und zu versiegeln. Die eingespritzte Menge wird genau gemessen und gesteuert, um alle notwendigen Komponenten zu füllen und eine fertige Oberfläche zu hinterlassen. Dank des schnellen Fortschritts dauert dieser Prozess in der Regel nur wenige Sekunden pro Anwendung, wobei sich die Zeit für die vollständige Injektion, Trocknung und Fertigstellung auf etwa 1 Minute verlängert. Das Ergebnis ist die Tauglichkeit für die Massenproduktion.

 

Injektion zur Bekämpfung der Schrumpfung

 

Nach dem Einspritzen schrumpft das Polyamid in der Regel während der Trocknungsphase. Um dies auszugleichen, wird die Einheit kontinuierlich eingespritzt, um den Druck gegen die Einheiten aufrechtzuerhalten und die durch die Schrumpfung entstandene Lücke zu füllen. Dieser Prozess wird so lange fortgesetzt, bis sich das Polyamid von einer Flüssigkeit in einen Feststoff verwandelt, d. h. erhitzt und abgekühlt ist. In der Zwischenzeit absorbiert die Kaltformanwendung jeglichen übermäßigen Druck und jede übermäßige Hitze, die während des Prozesses auftreten können.

 

Diese Technik schützt nachweislich empfindliche Bauteile, ohne die Elektronik oder Lötstellen zu beschädigen, und beeinträchtigt die Leistung des Geräts nicht.

 

Warum wir Niederdruckgießen verwenden

 

Seit den 1970er Jahren, als das Niederdruckgießen in Europa entwickelt wurde, hat sich die Anwendung in den meisten Industrie- und Verbraucherbereichen verbreitet. Ursprünglich wurde es für die Automobilindustrie entwickelt, um schwerere Alternativen wie das Vergussverfahren zu ersetzen, das auch giftiger war, und um eine effiziente, abgedichtete und schützende Umgebung für Bauteile zu schaffen, die andernfalls übermäßig beansprucht würden und brechen könnten.

 

Seitdem haben sich die Techniken noch weiter verbessert, so dass sie einen größeren Schutz bieten und komplexere Systeme abdecken können. So hat sich das Niederdruckgießen nicht nur auf industrielle und kommerzielle Anwendungen ausgeweitet, sondern auch auf Anwendungen im Militär und in der Luft- und Raumfahrt, wo extremere Geräte und Elektronik robustere Lösungen erfordern.

 

Wenn man dann noch bedenkt, dass das Niederdruckgießen eine weniger giftige und umweltfreundliche Lösung ist, kann man verstehen, warum es in den meisten Bereichen des Schutzes von Schaltkreisen eingesetzt wird.

Hier eine Liste typischer Anwendungen für Low Pressure Molding

1. Militär
2. Luft- und Raumfahrt
3. Automobilindustrie
4. Statische Industrieausrüstung
5. Mobile Industrieausrüstung
6. Baumaschinen
7. Unterhaltungselektronik
8. Motoren und Steuerplatinen
9. Unterwasserausrüstung
10. Sensoren
11. Beleuchtungs-Setups
12. Mobile Elektronik wie USB-Laufwerke und Fernbedienungen
13. Nahezu alle Formen der Herstellung von Kabeln

 

Bei vielen Anwendungen hat sich das Formteil selbst zu einemd zu einem wesentlichen Teil des Geräts selbst werden, z. B. bilden die für USB-Sticks und Auto-Fernbedienungen verwendeten Formteile oft einen Teil oder das gesamte Außengehäuse des Produkts oder geben in einigen Fällen die Form des Außengehäuses vor.

 

Die Vorteile des Niederdruckgießens

 

Leichtes Material

Im Gegensatz zu den schwereren und umständlicheren Verfahren bietet die Heißschmelze ein gewichtssparenderes Endprodukt, das für die meisten Anwendungen ideal ist.

 

Wasserdichtes Finish

Geräte, die andernfalls für Wasserschäden anfällig wären, können nun von außen hermetisch abgedichtet werden, so dass auch Tiefseegeräte sicher und voll funktionsfähig bleiben.

 

Mehrfache Oberflächenhaftung

Das Niederdruckgießen und das Kaltgießen ermöglichen es, eine Vielzahl verschiedener Materialien mit Klebstoff aufzutragen, um die Komponenten zu stabilisieren und zu sichern.

 

Schockresistent

Leiterplatten und andere Komponenten, die in Umgebungen mit starker Beanspruchung eingesetzt werden, können jetzt besser vor Stößen und anderen Beschädigungen geschützt werden, die sie während ihres Einsatzes erleiden.

 

Chemikalienbeständig

Bauteile, die mit von außen aufgebrachten, nicht säurehaltigen Chemikalien in Berührung kommen, können nun geschützt werden, ohne dass die internen Schaltkreise Schaden nehmen.

 

Kompakt

Die Verwendung von Niederdruckdichtungen bietet einen inneren Schutz, so dass weniger äußere Schutzmaßnahmen erforderlich sind. Dies führt zu einer kompakteren und platzsparenden Konstruktion, ohne dass Stabilität und Schutz beeinträchtigt werden.

 

Ästhetik

Diese Form der Versiegelung und Formgebung bietet weitaus größere Verbesserungen in Bezug auf Form und Design als frühere Schutzmethoden.

 

Einhaltung der Vorschriften

Alle Thermoplaste und Polyamide entsprechen den ISO-Normen für Gesundheit und Sicherheit bei allen Anwendungen.

 

 

Umweltvorteile beim Niederdruckgießen

 

Tatsächlich bietet das Druckgießen insgesamt viele Umweltvorteile, die über die bisherigen Verfahren hinausgehen, und in einigen Fällen sogar Vorteile, die den Einsatz dieses Verfahrens zunichte machen. Hier sind die wichtigsten Umweltvorteile des Druckgießens.

 

Natürliche Produkte

Alle beim Druckgießen verwendeten Zutaten sind natürliche Materialien.

 

Wiederverwertbar

Überschüssiges Material, das beim Druckgießen entsteht, ist vollständig recycelbar. Das Material kann zurückgewonnen und mehrfach wiederverwendet werden. Das bedeutet, dass das Druckgießen eine Null-Abfall-Lösung ist.

 

Frei von gefährlichen Dämpfen

Beim Druckgießen entstehen keine gefährlichen Stoffe, weder in der Luft noch in flüssiger oder fester Form.

 

Verlängerung der Produktlebensdauer

Produkte, die sonst mit einem Verfallsdatum versehen worden wären, können nun länger gelagert und verwendet werden.

 

Weniger Produktbrüche

 

Da die Produkte nun robuster sind, ist die Wahrscheinlichkeit von Brüchen oder Fehlern geringer, was bedeutet, dass weniger Leiterplatten oder Schaltkreise ausrangiert werden und/oder ersetzt werden müssen.

Schlussfolgerung

 

Wie eingangs erwähnt, sind Niederdruckgussverfahren so alltäglich geworden, dass wir sie kaum noch wahrnehmen, obwohl wir ihnen in unserem Arbeits- und Privatleben wahrscheinlich mehrmals täglich begegnen.

 

Zu den typischen Verbraucher- und Kleinanwendungen gehören Produkte wie Kabel oder Kabelverzweigungen, bei denen sie zur Verstärkung und zum Schutz von Kabelenden eingesetzt werden. Produkte, die Sie täglich in die Hand nehmen und benutzen, wie z. B. die Fernbedienung Ihrer Autotür oder sogar die Fernbedienung Ihres Fernsehers, enthalten wahrscheinlich auch Niederdruckgussprodukte, um ihre Lebensdauer zu verlängern und die Stöße, mit denen sie in Berührung kommen, zu reduzieren.

 

Wenn Sie eine Anwendung haben, für die Sie das Niederdruckgießen in Erwägung ziehen, oder wenn Sie wissen möchten, ob Ihr Produkt für dieses Verfahren geeignet oder bereit ist, dann ist es immer eine gute Idee, mehr Informationen zu erhalten.

 

Wenn Sie Ihr spezielles Projekt besprechen möchten, egal ob es sich um eine Handvoll Prototypen oder um eine Serie von Tausenden von Einheiten handelt, dannKommen Sie und sprechen Sie mit uns hier bei LPM  wo einer unserer erfahrenen Fachleute Ihnen bei Ihrer Anfrage behilflich sein und Sie durch alle notwendigen Prozesse führen kann.