Multifunktionsschichten, die in ihrem Eigenschaftsprofil hohen Korrosionsschutz, niedrige Reibwerte und einen extremen Verschleißwiderstand in Kombination mit guter Verarbeitbarkeit vereinen, sind innovative Technologielösungen, um in der Automobilindustrie einschließlich ihrer Zulieferbranchen, im Maschinen- und Anlagenbau und in Teilen der Bauwirtschaft entscheidende Produktoptimierungen zu generieren. Insbesondere lassen sich mit dieser Beschichtungskompetenz die unterschiedlichsten Komponenten der modernen Verbindungstechnik verbessern – neben den für den Konstrukteur entscheidenden Optimierungen hinsichtlich der Funktionalität und der Zuverlässigkeit bringen diese innovativen Entwicklungen auch dem Endanwender signifikante Nutzwerte, die sich beispielsweise in verbesserten Gebrauchseigenschaften und längeren Lebensdauern manifestieren.

Die Tücke liegt im Detail

Die Automobilindustrie, schon immer die Vorzeigebranche deutscher Ingenieurskunst, war in den letzten Monaten besonders betroffen - imageschädigende Rückrufaktionen und zahlreiche teure Reklamationen sowie die daraus erwachsende Unzufriedenheit der Kunden waren in der nahen Vergangenheit wiederholt Gegenstand umfangreicher Berichterstattungen in den Fach- und Publikumsmedien. Vor diesem Hintergrund ist es nicht übertrieben, die unterschiedlichen Qualitätsoffensiven der Automobilindustrie als den zukünftig über Absatz und Markt entscheidenden Trend zu werten und als „Chefsache“ mit Priorität 1 zu deklarieren.

Diese Entwicklung ist ernst gemeint und zeigt sich neben den gesteigerten Ansprüchen in Bezug auf elektronische, hydraulische und mechanische Systeme auch in den deutlich gestiegenen Anforderungen der OEMs hinsichtlich der Qualitätsmerkmale von Funktionselementen. Gerade durch die automatische Roboterverschraubung, die beispielsweise bei Motorblöcken, Radkästen und Stoßfängern mittlerweile etabliert ist, sind die Anforderungen an geometrische Parameter, definierte Schichtdicken, Lehrenhaltigkeit und definierte Reibwerte extrem hoch und gestatten dem Produzenten nur noch engste Fertigungstoleranzen. Zunächst trivial anmutende Bauteile und Komponenten wie Schrauben, Muttern und Bolzen sowie die breite Palette von Stanz- und Biegeteilen - die unter anderem als Fanghaken, Bügel und Schlosselemente Anwendung finden - werden damit in der Tat zu echten High-Tech Produkten. Besonders dann, wenn das durch Oberflächenbehandlung eingestellte Eigenschaftsprofil die Montage- und Fertigungsabläufe sowie letztlich auch die Anwendungseigenschaften des Produkts günstig beeinflussen kann. In einem modernen Mittelklasse-PKW wird eine Vielzahl unterschiedlicher Funktionselemente verbaut, die in ihrer Gesamtheit zentrale Aufgaben für Sicherheit, Komfort, Leistung und Zuverlässigkeit innerhalb des Gesamtsystems Automobil wahrnehmen.

Oberflächen-Eigenschaften sind veränderliche Größen

Bestehen die gefertigten Bauteile und Komponenten die interne Qualitätskontrolle so ist dies noch lange keine Garantie dafür, dass diese Waren die strengen Eingangskontrollen beim Kunden erfolgreich durchlaufen – immer mehr wird es im Rahmen der Qualitätsoffensiven zur Regel, dass die Produkteigenschaften ab Wareneingang beim Kunden gelten. Lagerungsbedingungen, Transport- und Umwelteinflüsse und die genutzten Verpackungsmaterialien sind nur einige Parameter, die die ursprünglich festgestellten Eigenschaften der freigegebenen Ware unter Umständen negativ beeinflussen können. Damit wird eines ganz deutlich – die Beschichtungsindustrie muss materialbasierte Lösungen entwickeln, mit denen Multifunktionsschichten in Kombination mit optimalen Beschichtungsverfahren definiert und mit geringem Ausschuss auf die unterschiedlichsten Teile aufgebracht werden können. Neben den geforderten Funktionseigenschaften erreichen in diesem Zusammenhang Charakteristika wie Reproduzierbarkeit, Langzeitstabilität, Konstanz der Eigenschaften und Toleranz gegenüber störenden Einflüssen zunehmend an technischer und wirtschaftlicher Bedeutung.

Material- und Prozesskompetenzen bündeln

Um diese hohen Anforderungen und strengen Vorgaben zuverlässig erfüllen zu können hat das Unternehmen Hillebrand Coating Technologies in kürzester Zeit zwei Alleinstellungsmerkmale bis zur Industriereife entwickelt. Durch die Verwendung eines neuartigen, chrom(VI)freien Beschichtungssystems ist der Oberflächenspezialist aus Wickede/Ruhr in der Lage Multifunktionsschichten für die oben angesprochenen Bauteile zu erzeugen, die bei niedrigsten Reibwerten gleichzeitig einen extrem hohen Korrosionsschutz und einen außergewöhnlich stabilen Verschleißschutz bieten. Möglich wurde diese Innovation durch ein neuentwickeltes Multilayer-System, das die genannten Funktionen durch die maßgeschneiderte Kombination von Basecoats und einem Topcoat bereitstellt. Bereits in den ersten Laborprüfungen wurden exzellente Kennwerte festgestellt, die anschließend in zahlreichen praxisnahen Anwendungstests (beispielsweise Salzsprühnebel- und Klimawechseltest sowie zahlreiche tribologische Prüfungen) erfolgreich bestätigt werden konnten.

Für technische Anwendungen in hohen Stückzahlen ist es aber ein entscheidendes Kriterium, dass dieses hochwertige materialbasierte Eigenschaftsprofil reproduzierbar, prozesssicher und steuerbar auf die jeweils relevanten Bauteile übertragen werden kann. Prädestiniert für diese Herausforderung ist die weltweit modernste Anlage zur Erzeugung von Beschichtungen auf Stanz- und Biegeteilen mittels der Vertikalzentrifugentechnik [Abbildung 1]. Durch diese Verfahrenstechnologie wird es möglich, große Stückzahlen sehr homogen, gleichmäßig und definiert zu coaten. Gegenüber konventionellen Verfahrenstechnologien realisiert dieser Ansatz durch den Effekt der „Zwangsbewegung“ ein permanentes Umschichten des Füllgutes im Beschichtungsmedium. Dadurch werden auf den Bauteilen vergleichsweise hohe Oberflächengüten mit geringen Standardabweichungen in den zentralen Beschichtungseigenschaften - wie z.B. Dicke, Haftung und Deckungsgrad - eingestellt. Die Vertikalzentrifugentechnik bietet zusätzlich signifikante fertigungstechnische Vorteile, die mit Blick auf die Reduzierung von Ausschussware bzw. der Hillebrandintern geforderten 100 Prozent i.O.-Teile neue Bestmarken setzen kann. In einem kürzlich publizierten Fachbeitrag [Lit. 1] wurde der Einfluss der während des gesamten Beschichtungsprozesses auftretenden Einzel- und Gesamtfallhöhen des Füllgutes - hier Schrauben - auf die resultierenden Korrosionseigenschaften nach der Beschichtung untersucht. Als zentrales Ergebnis wurde festgestellt, dass eine Minimierung aller auftretenden Einzellfallhöhen und eine möglichst niedrige Gesamtfallhöhe über das gesamte Beschichtungsprocessing zu den Schrauben führt, die sich durch die besten Korrosionseigenschaften auszeichnen. Die Anwendung der Vertikalzentrifugentechnik ermöglicht es, dass diese beiden über die Produktqualität entscheidenden Parameter auf das gegenwärtig technisch mögliche Minimum reduziert werden können. Während konventionelle Verfahren mit einer Gesamtfallhöhe zwischen 12 und 18 Meter arbeiten beträgt die Gesamtfallhöhe bei einem dreimaligen Beschichtungsprozess weniger als sechs Meter, wobei die maximale Einzelfallhöhe unterhalb von 35 Zentimetern liegt. Höhere Schichtqualitäten, die sich insbesondere durch die Unterbindung von Abplatzungen und Deformationen auszeichnen sind durch diese Produktionsweise realisierbar. Zudem wird die Entstehung versteckter Vorschäden und Schwachstellen reduziert, die - wie bereits oben erwähnt - der Auslöser für unerwünschte Eigenschaftsänderungen, insbesondere der Korrosionsbeständigkeit, auf dem Weg zum Abnehmer sein können.

Dieses Beispiel einer aktuellen und produktorientierten Entwicklung zeigt, dass es durch die intelligente Bündelung von materialbasierten Kompetenzen mit prozessoptimierten Verfahrenstechnologien möglich wird, die stets wachsenden und unterschiedlichsten Anforderungen der Auftraggeber zuverlässig erfüllen zu können – Wir meinen daher: Machbarkeit ist der Schlüssel zu echter Produktinnovation.

Unternehmensprofil:
Die Hillebrand Coating Technologies GmbH & Co. KG, Abteilung TriboCoating Nord in Wickede/Ruhr ist ein führendes Oberflächenveredelungsunternehmen auf dem Gebiet hochwertiger Multifunktionsschichten. Mit modernster und produktschonender Beschichtungstechnik und mit zahlreichen prozeßsicheren Verfahrensvarianten werden anspruchsvolle und reproduzierbare Eigenschaftsprofile bei den erzeugten Oberflächen realisiert, die optimierte Produktmerkmale verwirklichen. Diese Beschichtungskompetenz macht Hillebrand zu einem Entwicklungs- und Technologiepartner führender Industrieunternehmen, die beispielsweise in der Automobilindustrie, der Bau- und Elektronikbranche und auf dem Sport- und Freizeitsektor hochwertige Endprodukte anbieten. Neben der klassischen Pulverbeschichtung bietet das Unternehmen zusätzlich neuartige Beschichtungen auf der Basis nanoskaliger Partikel sowie innovative Kombinationsschichten an. Diese Beschichtungstechnologien zeichnen sich durch entscheidende Alleinstellungsmerkmale aus und bieten dem Anwender die Möglichkeit, kundenspezifische Eigenschaftsprofile maßgeschneidert einstellen zu können. Die mehr als 40 jährige Erfahrung auf internationalen Märkten und die stets enge Kooperationen mit Partnern aus Industrie, Forschung und Entwicklung haben das Unternehmen Hillebrand Coating Technologies aber auch zu einem etablierten Systemdienstleister entwickelt, der seine Kunden über die gesamte Wertkette – die von der Idee bis zum Produkt einschließlich Logistik, Verpackung und Transport reicht – umfassend beraten kann.

Rudolf Hillebrand GmbH & Co. KG
TriboCoating® Nord – Eine Marke der Hillebrand Coating Technologies

Lit. 1: Rolf Becker, Chrom(VI)-freie Oberflächen auf der Teststrecke, JOT, 11, X, (2005).