Funktionsprinzip
Plasma ist ein energetisch angeregter Gaszustand. Wird ein Prozessgas elektrisch angeregt, entstehen reaktive Teilchen, die mit der Bauteiloberfläche reagieren, ohne jeglichen Einsatz von Chemikalien. Als Schlüsseltechnologie zur Feinstreinigung, Oberflächenaktivierung und Plasmabeschichtung deckt das Verfahren drei Aufgaben ab, die in der Fertigung oft unmittelbar vor dem Kleben, Lackieren oder Bedrucken anstehen: Es entfernt feinste organische Verschmutzungen, erhöht die Oberflächenenergie für eine bessere Benetzbarkeit und kann funktionale Schichten abscheiden.
TeSe arbeitet mit zwei Varianten. Atmosphärendruck-Plasma (Openair) wirkt unter Umgebungsdruck: Die Düsen lassen sich robotergesteuert führen und kosteneffizient direkt in die Fertigungslinie integrieren. Vakuum-Plasma behandelt Bauteile chargenweise in einer Prozesskammer und erreicht dabei auch komplexe Geometrien. Technologiepartner für beide Varianten ist Ferrarini & Benelli.
Corona-Vorbehandlung für grosse, flache Substrate
Für grosse, flache Substrate – insbesondere Kunststofffolien und Bahnenware – ist die Corona-Vorbehandlung oft die wirtschaftlichste Lösung. Bei der Corona-Entladung wird die Oberfläche mit definierter Leistung über eine definierte Zeit aktiviert: Die Oberflächenenergie (gemessen in Dyne/cm) steigt, sodass Druckfarben, Klebstoffe und Beschichtungen zuverlässig haften. Das ist besonders wichtig bei Polyethylen- und Polypropylenfolien, deren Oberflächenspannung von Natur aus niedrig ist. Technologiepartner Ferrarini & Benelli ist auf Corona-Systeme spezialisiert («Corona and Plasma»), vom Laborgerät bis zur Anlage für breite Bahnen.
Anwendung in der Batteriezellenfertigung
In der Batteriezellenfertigung behandeln wir Aluminium-Zellgehäuse vor, bevor sie mit definiertem Anpressdruck auf die Klebeplatte gesetzt werden. Das Atmosphärendruck-Plasma aktiviert die Aluminiumoberfläche unmittelbar vor dem Fügen: Der Klebstoff benetzt besser, und die Verbindung im Innern der Zelle hält zuverlässiger. Messbar wird das an der Abrisskraft: genau der Grösse, auf die es bei dieser Klebung ankommt.
Dass sich das Verfahren dafür eignet, liegt an seinen Eigenschaften: Es arbeitet trocken und ohne Chemikalien, es braucht keinen nachgelagerten Trocknungsschritt, und die Düsen lassen sich robotergesteuert in den Takt einer Linie einbinden. Die Vorbehandlung sitzt also direkt vor der Klebestation, statt die Fertigung für einen separaten Reinigungsschritt zu unterbrechen. Bei diesem Kunden ist die Anlage über die Aerne Engineering AG in Arbon in eine automatisierte Fertigungslinie eingebunden.
Was die Vorbehandlung im Versuch bringt
Wie stark der Effekt ausfällt, haben wir an Aluminiumproben gemessen: im Zugscherversuch, also mit einer Kraft parallel zur Klebefuge:
| Vorbehandlung | Festigkeit | gegenüber unbehandelt |
|---|---|---|
| ohne | 4,8 N/mm² | : |
| nur Plasma | 5,6 N/mm² | +16 % |
| nur Laser | 7,6 N/mm² | +58 % |
| Laser und Plasma | 8,1 N/mm² | +68 % |
Bemerkenswert daran: Auf Aluminium ist der Laser der stärkere Hebel. Er trägt die Mikrostruktur bei, in die der Klebstoff greift; das Plasma aktiviert die Oberfläche chemisch und legt nochmals zehn Prozentpunkte drauf. Erst zusammen wird daraus die stärkste Verbindung. Den ganzen Versuch zeigt unser Video Atmosphären-Plasma kombiniert mit Laser auf Aluteilen.
Diese Werte stammen aus dem Zugscherversuch und lassen sich nicht auf die Abrisskraft übertragen: das sind unterschiedliche Beanspruchungen. Welcher Kennwert für Ihr Bauteil zählt, klären wir im Reinigungsversuch.
Vorteile
- Feinstreinigung, Oberflächenaktivierung und Plasmabeschichtung mit einer Technologie
- Ohne jeglichen Einsatz von Chemikalien: trockener Prozess ohne nachgelagerte Trocknungsschritte
- Atmosphärische Variante (Openair): robotergesteuert und inline in die Fertigungslinie integrierbar
- Vakuum-Variante: Chargenbehandlung, geeignet auch für komplexe Bauteilgeometrien
- Corona-Variante: wirtschaftliche Aktivierung grosser, flacher Substrate wie Folien und Bahnenware
- Bessere Benetzbarkeit und Haftung als Vorbereitung für Kleben, Lackieren und Bedrucken
- Technologieneutrale Auswahl der passenden Variante durch TeSe
Typische Anwendungen
- Vorbehandlung von Kunststoff- und Metalloberflächen vor dem Kleben, Lackieren oder Bedrucken
- Inline-Vorbehandlung in automatisierten Fertigungslinien, etwa in der Kunststoffverarbeitung, im Automotive-Umfeld und in der Batteriezellenfertigung
- Feinstreinigung und Aktivierung empfindlicher Bauteile, beispielsweise in der Medizintechnik
- Aktivierung von Aluminium-Zellgehäusen vor dem Kleben in der Batteriezellenfertigung
- Chargenweise Behandlung komplexer Bauteile im Vakuum-Plasma
- Corona-Aktivierung von Kunststofffolien und Bahnenware vor dem Bedrucken, Kaschieren oder Beschichten
Verfahren bei TeSe testen
Ob die Plasma- oder Corona-Vorbehandlung zu Ihrem Bauteil und Ihrer Verschmutzung passt, klären wir mit Versuchen in Nürensdorf: 1–2 Stunden Tests gratis. Vertiefte Machbarkeitsstudien: CHF 1’200 pro Tag, bei Maschinenkauf zu 50 % anrechenbar.
Unterlagen & Videos zu diesem Verfahren
Datenblätter & Broschüren
- Ferrarini & Benelli · BroschüreEN
Videos
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