Im Kontext einer zunehmend nachhaltig orientierten Wirtschaft gewinnen Recycling- und Biokunststoffe an Bedeutung, insbesondere in der Entwicklung von elektromechanischen Baugruppen. Diese Komponenten, die beispielsweise in der Automobilindustrie verwendet werden, sind oft extremen Bedingungen ausgesetzt und erfordern eine zuverlässige Verbindung zwischen Kunststoff- und Metallteilen. Um diese Anforderungen zu erfüllen, wurden innovative Plasmavorbehandlungen erforscht, die nicht nur in elektromechanischen Anwendungen, sondern auch in anderen Bereichen mit hohen Haftungsanforderungen Anwendung finden können.
Die Notwendigkeit, die Nachhaltigkeit in der industriellen Produktion zu steigern, hat viele Unternehmen und Forschungseinrichtungen dazu veranlasst, nach Alternativen zu konventionellen, erdölbasierten Materialien zu suchen. INNOVENT e.V. hat in Zusammenarbeit mit der febana Feinmechanische Baugruppen GmbH ein Forschungsprojekt ins Leben gerufen, das sich mit der Integration von Biokunststoffen und Recyclingkunststoffen in elektromechanische Baugruppen befasst. Diese Bauteile, die häufig als Gehäuse für Stecker oder Sensoren genutzt werden, spielen eine entscheidende Rolle in sicherheitsrelevanten Anwendungen der Industrie. Sie sind in der Lage, unter extremen Temperaturen, hoher Luftfeuchtigkeit und aggressiven Chemikalien zu funktionieren, weshalb die Adhäsion zwischen den im Gehäuse eingegossenen Komponenten und dem Kunststoff von höchster Wichtigkeit ist, um das Eindringen von Flüssigkeiten zu verhindern.
Im Rahmen der Studie wurde ein Prototyp entwickelt, um die Wechselwirkungen zwischen den verschiedenen Kunststoffen und Metallteilen zu untersuchen. Dabei wurden die mechanischen und thermischen Eigenschaften sowie die chemische Zusammensetzung der verwendeten Materialien analysiert. Die Ergebnisse zeigten, dass die getesteten Recyclingkunststoffe die erforderlichen Standards erfüllen konnten, während die Biokunststoffe, abhängig von den verwendeten Füllstoffen, gelegentlich geringere Festigkeiten aufwiesen. Um die Haftung zwischen den Kunststoff- und Metallkomponenten weiter zu optimieren, kamen verschiedene Plasmavorbehandlungen zum Einsatz. Diese Verfahren erforderten spezifische Parameter, die je nach Kunststoffvariante variieren konnten, um die bestmöglichen Klebeergebnisse zu erzielen.
Die Plasmaaktivierung erwies sich als effektiver Ansatz zur Verbesserung der Benetzbarkeit der Materialien, während die Flammenbehandlung nicht für die komplexen Geometrien der Baugruppe geeignet war. Die erfolgreich hergestellten Materialverbunde wurden in praktischen Tests auf ihre Dichtheit überprüft, was die Zuverlässigkeit dieser neuen Materialkombinationen unter Beweis stellte.
Die Ergebnisse dieser Untersuchungen legen nahe, dass Recyclingkunststoffe nicht einfach als minderwertige Produkte, wie beispielsweise Balkonkästen oder Zaunpfähle, enden müssen. Vielmehr bieten sie die Möglichkeit eines wirtschaftlich rentablen Upcyclings, insbesondere im Automobilsektor. Außerdem besteht das Potenzial, Biokunststoffe in der Spielwarenindustrie einzusetzen. Die Erkenntnisse zur Aktivierung von Recycling- und Biokunststoffen eröffnen auch neue Anwendungsfelder, die über elektromechanische Baugruppen hinausgehen. So kann die Plasmaaktivierung auch die Bedruckbarkeit von Kunststoffen mit handelsüblichen Tinten verbessern, was für die Vermarktung von Produkten von wesentlicher Bedeutung ist.
Die Kombination von Recycling- oder Biokunststoffen mit Atmosphärendruckplasma stellt somit eine vielversprechende Strategie dar, um fossile Rohstoffe einzusparen, Abfälle zu reduzieren und geschlossene Materialkreisläufe zu fördern. Durch innovative Ansätze in der Materialwissenschaft können nachhaltige Lösungen geschaffen werden, die nicht nur ökologisch verantwortungsvoll sind, sondern auch wirtschaftliche Vorteile bieten. Diese Entwicklungen sind entscheidend für die Zukunft der industriellen Produktion und tragen dazu bei, den Übergang zu einer nachhaltigeren Wirtschaft zu unterstützen.
Insgesamt zeigt das Projekt, wie durch die intelligente Nutzung von Recycling- und Biokunststoffen sowie modernen Technologien wie Plasmaaktivierung neue Wege für die Industrie erschlossen werden können, um sowohl ökonomische als auch ökologische Ziele zu erreichen.
