Bornitrid-Beschichtungen von Henze in Superplastic-Forming-Anwendungen

Superplastic-Forming

Superplastic-Forming ist ein industrielles Verfahren zur Herstellung von komplexen und endkonturnahen Bauteilen. Der Prozess bietet die Möglichkeit, Bauteile mit geringen Wandstärken kostengünstig zu konstruieren und herzustellen. Dabei wird das umzuformende Material, meistens Aluminium-, Titan- oder Nickellegierungen, so stark erhitzt, dass es ein plastisches Verhalten aufweist.

Dabei liegt beispielsweise eine dünne Aluminiumplatte auf einem formgebenden Stahlwerkzeug welche sich bei 450 – 520°C umformen lässt. Das Aluminiumblech kann, im Gegensatz zum klassischen Walzen oder Blechumformen, gleichmäßig und sehr stark gedehnt werden. Somit entstehen Bauteile ohne lokale Ausdünnungen oder innere Hohlräume, welche zu Zugbrüchen führen könnten. Mittels dieser Umformtechnik lassen sich unter anderem Kotflügel und Motorhauben eines PKWs, Komponenten für Züge und Busse oder Elektronikgehäuse produzieren.

Das Entscheidende ist die Trennschicht

Wichtig bei diesem Umformprozess ist es, eine Trennschicht zwischen dem Aluminium und dem Metall der Matrize aufzubringen. Diese Trennschicht hat drei wichtige Aufgaben: Trennung, Schmierung und Haftung. Vor allem die ausreichende Haftung bei gleichzeitigem Erhalt der Schmierwirkung ist hier eine besondere Herausforderung.

Damit es bei diesem Prozess zu keiner zu starken Haftung der aufgetragenen Trennschicht zwischen Aluminium und Metallform kommt, sind die Eigenschaften der Trennschicht entscheidend.

Die Haftung der Trennschicht am Untergrund ist mitentscheidend für die gewünschte Trenn- und Schmierwirkung. Diese wiederum ist bei Umformprozessen von komplexen und geschwungenen Bauteilen sehr wichtig, damit sich die Platte gleichmäßig der Form anpasst.

Eine gute Schmierwirkung zwischen Aluminiumblech und Stahlwerkzeug gewährleistet, dass sich das Aluminium an allen Stellen gleichmäßig ausdehnen kann und somit eine einheitliche Dicke des Bauteils erzielt wird. Ein weiterer entscheidender Punkt ist das Verhindern von Rückständen am formgebenden Werkzeug. Die Entfernung dieser Rückstände ist zeit- und kostenintensiv und führt zu langen Stillstandzeiten der Anlage.

Die richtige Balance

Die Herausforderung beim Superplastic-Forming liegt darin, eine Suspension zu entwickeln, welche ein Gleichgewicht zwischen der Haftung und der Schmierwirkung erzielt: stark genug um eine ausreichende Adhäsion zu gewährleisten und gleichzeitig schwach genug, um eine ausreichende Schmierwirkung zu bekommen. Eine Lösung für diese Problemstellung fand Henze BNP mit der neuen Bornitrid-Beschichtung auf Wasserbasis, mit der sich das geeignete Verhältnis zwischen Haftung und Schmierung erreichen ließ. Speziell entwickelt als Hochtemperaturschicht für Umformprozesse verhindert sie ein Anhaften des metallischen Bauteils am Werkzeug und vereinfacht dadurch das Formen und Entformen komplexer Bauteile. Die Haftung wird mit einem reinen anorganischen Binder erzeugt, welcher auch bei hohen Temperaturen für eine ausreichende Haftung und eine gewisse Flexibilität sorgt. Die Suspension lässt sich vollautomatisiert auftragen, ist sparsam im Verbrauch sowie leicht zu verarbeiten. Sie hinterlässt nach dem Umformprozess keine Rückstände auf dem formgebenden Werkzeug. Meistens werden die Bleche beschichtet, so können die Werkzeuge lange verwendet und aufwändige Reinigungsschritte vermieden werden. Lange Stillstandzeiten bei Superplastic-Forming und anderen Warmumformprozessen lassen sich somit vermeiden, was den Arbeitsablauf deutlich vereinfacht und Kosten reduziert.

Bornitrid als Lösung für unzählige neue Anwendungen

Superplastic-Forming ist nur ein Beispiel für die Anwendung von Bornitrid. Ausgehend von den wichtigsten Eigenschaften, schafft es Platz für eine Reihe von Innovationen. Zu diesem Zweck hat Henze HeBoFill® COOL LINE Pulver für eine effektive Wärmeableitung bei Erhalt der elektrischen Isolation von Kunststoffen entwickelt. Besonders bei der Herstellung von Energiespeichern ergeben sich zahlreiche Möglichkeiten.

Bornitrid-Pulver kann z.B. Kunstoffen untergemischt werden und optimiert damit die Effizienz deren Eigenschaften:

• Bornitrid-Partikel bilden Wärmebrücken, welche die Wärme schnell durch den Kunststoff ableiten.
• Der sehr hohe spezifische Widerstand hat keinen negativen Einfluss auf die elektrischen Basis-Eigenschaften der Kunststoffe.
• In Kunststoffen kann der Abrieb aufgrund des niedrigen Reibungskoeffizienten von Bornitrid reduziert werden.
• Hexagonales Bornitrid ist unter Luft bis 900°C thermisch stabil, nicht brennbar und zeigt dadurch auch einen positiven Einfluss auf den Flammschutz in Thermoplasten und anderen Polymeren.

Über alle weiteren Eigenschaften und Anwendungsgebiete informiert die Webseite von Henze: www.henze-bnp.de