IoT-Industrieelektronik : Bauteile und Komponenten durch Niederdruckspritzgussverfahren schützen

Das Niederdruckspritzgussverfahren (Low Pressure Molding - LPM) von Henkel, das hauptsächlich auf Polyamid-Schmelzklebstoffen basiert, wird zunehmend für den Schutz von elektronischen Komponenten in den Bereichen Medizintechnik, Energieerzeugung und Industrieautomation, Heizung-, Lüftungs- und Klimatechnik sowie Beleuchtungstechnik eingesetzt. Gegenüber traditionell eingesetzten Methoden, soll die Technologie zahlreiche wirtschaftliche, prozessgesteuerte, konstruktive und ökologische Vorteile bieten, wie z.B. dem Verguss von elektronischen Komponenten mit Zwei-Komponenten-Gießharzen oder dem Hochdruckspritzguss.

Vor mehr als 30 Jahren wurde LPM wurde von Henkel erfunden, damals unter dem Namen „Macromelt Molding“. Dabei wird die Umspritzung empfindlicher Bauteile mit hauptsächlich Polyamid-basierten Schmelzklebstoffen in Kombination mit entsprechenden Verarbeitungsanlagen und Spritzwerkzeugen ermöglicht. Da die Technomelt Produkte nicht abrasiv sind und es im Vergleich zu herkömmlichem Spritzguss mit deutlich geringerem Druck eingespritzt wird, sinkt das Risiko der Beschädigung von empfindlichen Bauteilen während des LPM Prozesses.

Die Technologie eignet sich somit insbesondere für den Schutz von empfindlichen Bauteilen, wie z.B. Leiterplatten oder Stecker-Kabelverbindungen. Technomelt Schmelzklebstoffe sind widerstandsfähig und gleichzeitig flexibel, wodurch sie sich für Anwendungen dieser Art eignen.

„Für mich stellen die Schmelzklebstoffe von Technomelt einen spannenden Teil unseres Portfolios im Bereich des Leiterplattenschutzes dar“, sagt Matthew Hayward, Global Key Account bei Henkel für Power & Industrial Automation. „Es hat zahlreiche einzigartige Vorteile, die herkömmliche Verguss- oder Beschichtungsverfahren nicht bieten können. Die Möglichkeit, dieses Material nur dort aufzutragen, wo es tatsächlich benötigt wird, ist ein großer Vorteil. Das ermöglicht es, eine Anwendung zu ‚skylinen‘ (nur die empfindlichen Komponenten zu schützen) und durch einen wesentlich geringeren Materialeinsatz das Gewicht deutlich zu reduzieren.“

Das Material bietet eine hohe elektrische Isolierung, ist gleichzeitig gegenüber einer großen Bandbreite von chemischen Stoffen, Temperaturzyklen und gegen Vibrationen resistent. Die Bauteile sind somit gegen Einwirkungen von außen, wie eindringendes Wasser oder Staub sowie UV-Langzeiteinwirkung, geschützt. „Im Gegensatz zu herkömmlichen Zwei- Komponenten-Gießharzen sind die beim LPM Verfahren eingesetzten Polyamide Thermoplaste“, erklärt Michael Otto, Key Account Manager im Bereich Engineering Adhesives für Niederdruckspritzgussverfahren bei Henkel. „Die Zykluszeiten sind deutlich kürzer und es werden keine flüchtigen Bestandteile freigesetzt. Während es bei einem herkömmlichem Vergussverfahren von mehreren Stunden bis Tagen bis zur vollständigen Aushärtung dauern kann, wird mit dem Technomelt Low Pressure Molding Verfahren eine Zykluszeit von wenigen Sekunden erreicht.“

Technomelt Schmelzklebstoffe von Henkel erfüllen die europäische RoHS (Restriction of Hazardous Substances)-Direktive sowie die REACH (Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals)-Vorschriften. „Ein weiterer wichtiger Umweltaspekt dieser Polyamide, der zunehmend an Bedeutung gewinnt, ist die Tatsache, dass sie großenteils biobasiert sind, das heißt bis zu 80 Prozent ihrer Inhaltsstoffe stammen aus erneuerbaren pflanzlichen Quellen“, fügt Michael Otto hinzu.

Henkel bietet eine Auwahl an Technomelt Produkten für das LPM Verfahren, deren Rezeptur für spezifische Anwendungen entwickelt wurde. So haben einige eine besonders gute Wärmebeständigkeit, während andere eine erhöhte Zähigkeit aufweisen oder auf bestimmten Substraten besonders gut haften.

Ein Vorteil des LPM Verfahrens gegenüber herkömmlichen Vergusssystemen ist die größere Wirtschaftlichkeit beim Materialverbrauch. Bei herkömmlichen Vergussverfahren wird das zu schützende Bauteil normalerweise in ein Gehäuse platziert, und so lange gefüllt, bis alle Komponenten abgedeckt sind. Beim Technomelt LPM Verfahren wird das Bauteil in ein genau definiertes Werkzeug eingelegt und dieses dann mit Technomelt gefüllt. Dadurch werden die Komponenten mit möglichst geringem Masseeinsatz geschützt. Das bedeutet, dass man dabei beispielsweise der Topologie einer Leiterplatte folgt. Auch sind hier Mehrkavitätenwerkzeuge möglich, um gleichzeitig mehrere Bauteile zu umspritzen.

Die Formen werden in der Regel aus Aluminium gefertigt, deshalb ist die Herstellung günstiger als bei Stahlwerkzeugen für den „klassischen“ Kunststoffspritzguss. In den letzten Jahren wurden noch effizientere Methoden aus dem Bereich der Additiven Fertigung für die Formenherstellung entwickelt (3D-Druck).

Das Internet of Things (IoT) und das Industrial Internet of Things (IIoT) beruhen auf Sensoren und den damit notwendigen elektronischen Anschlüssen und Komponenten, die alle Arten von Geräten zuhause, im Büro und unterwegs miteinander verbinden. Dieser Trend hat wiederum zu erhöhten Anforderungen an die Netzwerkkonnektivität für Daten- und Stromkabel sowie an die Anschlüsse geführt, die auch in sehr rauen Umgebungen funktionieren müssen. Im Bereich der medizinischen Versorgung werden durch die Patientendiagnostik und Echtzeit-Messungen neue elektronische Geräte wie Wearables benötigt, die innerhalb und außerhalb von medizinischen Einrichtungen arbeiten können. Das Technomelt LPM Verfahren soll daherf eine Antwort auf all diese Trends bieten.

Für gewisse medizinische Anwendungen kann Technomelt auch in Bereichen eingesetzt werden, die über den Schutz von elektronischen Komponenten hinausgehen. So eignet es sich z. B. für die Befestigung von flexiblen Schläuchen zur Versorgung mit Flüssigkeiten, da es die Schläuche nicht verdreht und einen dauerhaft dichten Anschluss bietet. Hierfür hat Henkel Loctite PA 6951 entwickelt. Das Produkt wurde gemäß der Henkel Richtlinien getestet, die auf der ISO 10993, der Normenreihe zur Biokompatibilität, beruhen. Auf Nachfrage können die Zertifikate eingesehen werden. Es ist geplant, hier weitere Technomelt Produkte zu qualifizieren.

In Zusammenarbeit mit Partnern, die weltweit Prozessanlagen herstellen, bietet Henkel eine Gesamtlösung für das Technomelt LPM Verfahren an: „Diese Partner sind für unseren Erfolg eminent wichtig“, sagt Michael Otto. „Technomelt Low Pressure Molding ist ein Gesamtsystem, in dem Materialien, Maschinen, Formen und technische Dienstleistungen sowie Engineering gebündelt sind. Unsere Partner haben ihren eigenen Außendienst, was unseren weltweiten Marktzugang unterstützt.“ Zusätzlich hebt Michael Otto hervor: „Es gibt viele Weiterentwicklungen, die die Anforderungen an einen qualitativ hochwertigen und kostengünstigen Schutz von Komponenten erhöhen. Wir bei Henkel sind davon überzeugt, dass die Technomelt Low Pressure Molding Technologie einen wichtigen Teil zur Erfüllung dieser Anforderungen beiträgt.“