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Spritzgießen Fertigung von Metall-Silikon-Teilen beginnt mit der Oberflächenbehandlung

| Autor/ Redakteur: Josef Kraus / Josef-Martin Kraus

Eine Herausforderung bei der Fertigung von Metall-Silikon-Teilen ist die Sicherstellung der hohen Haftfestigkeit. Daher wurde dem Spritzen von LSR-Dichtungen auf Edelstahlscheiben eine spezielle Oberflächenbehandlung vorgeschaltet. Der LSR-Ring übernimmt die Dichtfunktion zwischen Bolzen und Hülse von Sensoren, wobei er Auslenkungen ohne Funktionsverlust ausgleichen muss.

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Bei diesem Kraftsensor übernimmt ein angespritzter LSR-Ring (rot) die Dichtfunktion zwischen Bolzen und Hülse. Bild: R.E.T.
Bei diesem Kraftsensor übernimmt ein angespritzter LSR-Ring (rot) die Dichtfunktion zwischen Bolzen und Hülse. Bild: R.E.T.
( Archiv: Vogel Business Media )

Immer wieder ist es für Spritzgießer eine Herausforderung, Flüssigsilikon direkt auf Metalloberflächen zu spritzen. So erfordert die Haftung von LSR (Liquid Silicon Rubber) auf Edelstahl eine spezielle Oberflächenvorbereitung, damit sich die pastös aufgespritzte LSR-Masse dauerhaft mit der Metalloberfläche verbindet. Dazu hat die R.E.T. Reiff Elastomertechnik GmbH, Reutlingen, einen Behandlungsprozess für Edelstahloberflächen entwickelt, der Kleber, Primer oder Haftvermittler überflüssig macht.

Automatischer Ablauf ohne Nachbearbeitung

Dieser Prozess kommt beim Spritzgießer zur Fertigung von Dichtungen für einen Gewichtskraftsensor des Automobilzulieferers Bosch zur Anwendung. Er ist Bestandteil eines Spritzgießverfahrens, das R.E.T. so beherrscht, dass am fertigen Bauteil keinerlei Nachbearbeitung mehr erforderlich ist. Beim LSR-Spritzgießen werden die drei Basiskomponenten des Werkstoffs gemischt und von der lagegeregelten Schnecke der Mischeinheit in der benötigten Menge ins Werkzeug gespritzt. Das geschieht bei R.E.T. auf zwei Spritzgießmaschinen, die zusammen bis zu 7 Mio. LSR-Dichtungen auf Edelstahlscheiben spritzen.

Kameras überwachen dabei das Einlegen der Scheiben sowie das Entnehmen des fertigen Edelstahl-Silikon-Verbunds aus dem Werkzeug. Nach der Entnahme prüfen weitere Kameras die Qualität jeder Dichtung. Sieben Kriterien sind zu erfüllen, zum Beispiel ein gleichmäßiger Elastomerauftrag, eine optimale Haftung und das Vermeiden von Lufteinschlüssen. Die komplette Fertigung ist automatisiert.

Der Edelstahl-Silikon-Verbund dichtet den Hohlraum zwischen dem Bolzen und der Hülse des Sensors ab. Er schützt das Messelement vor flüssigen und staubigen Medien. Dazu hat man sich bei den Verbundkomponenten auf eine gestanzte Edelstahlscheibe und einen Dichtring festgelegt. Diese Paarung erfüllt laut R.E.T. am besten die sehr hohen Anforderungen, die der Automobilzulieferer Bosch an das Verbundteil stellt – wie das Aufnehmen von Radialkräften an der Dichtstelle. Dabei kommt es zu einer Auslenkung von bis zu 0,6 mm. Diese Bewegung muss das Dichtelement einerseits ausgleichen.

Andererseits darf es dabei keine Kräfte in den Sensor einleiten, die das Messergebnis verfälschen könnten. Nur so sei sichergestellt, dass der Gewichtskraftsensor, von dem jeweils vier im Gestell von Beifahrersitzen installiert werden, eine belegungsabhängige Auslösung des Beifahrer-Airbags garantiert. Das wird von der US-amerikanischen Gesetzgebung verlangt. Die vier Kraftsensoren verbinden – anstatt der sonst üblichen Bolzen – die Sitzstruktur mit den Sitzschienen.

Schon über 1 Mio. Dichtungen auf Edelstahlteile gespritzt

Die dazu erforderliche Kraftneutralität und Vorspannung in Kombination mit der geforderten Medienbeständigkeit wird laut R.E.T. am besten mit einer Dichtung aus handelsüblichem LSR erreicht. Sie hat ein Gewicht von nur 0,5 g und ist 2,1 mm hoch. Die Fußbreite beträgt 0,8 mm. Nach Angaben des Elastomerverarbeiters und Spritzgießers bietet dieser Werkstoff konstante mechanische Eigenschaften weit über den geforderten Temperaturbereich von –40 bis 80 °C hinaus.

Inzwischen hat R.E.T. bereits mehr als 1 Mio. Dichtungen für den Gewichtskraftsensor gefertigt.

Im direkten Spritzen des Werkstoffs LSR auf Metallteile sei man einer der Pioniere in Deutschland. R.E.T. hat sich am Standort Reutlingen auf die Entwicklung und Fertigung von Dichtungs- und Dämpfungssystemen spezialisiert. Abnehmer sind vor allem Automobilzulieferer.

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