Moderne elektronische Bauteile wie Leiterplattenbaugruppen (PCBAs) und empfindliche Sensoren werden immer kleiner und zerbrechlicher. Herkömmliche Verkapselungsverfahren wie das zeitaufwendige Vergießen oder das aggressive Hochdruck-Spritzgießen werden den heutigen Anforderungen an eine schnelle, kostengünstige und hochgradig schützende Fertigung oft nicht gerecht.
Hier kommt das Niederdruckformverfahren (LPM) ins Spiel. In diesem umfassenden Leitfaden werden wir die Grundlagen des LPM-Verfahrens beleuchten, es mit herkömmlichen Formverfahren vergleichen und erläutern, warum es die ultimative Lösung zum Schutz empfindlicher Elektronik ist.
Was ist Niederdruckformen (LPM)?
Das Niederdruckformverfahren ist ein spezielles Fertigungsverfahren, das darauf ausgelegt ist, empfindliche elektronische Bauteile zu umschließen und zu schützen. Im Gegensatz zum herkömmlichen Kunststoffspritzguss werden beim Niederdruckformverfahren deutlich niedrigere Einspritzdrücke und mildere Temperaturen verwendet, um Schäden an empfindlichen Bauteilen zu vermeiden.
Das Grundprinzip und der Ablauf
Beim LPM-Verfahren werden hochleistungsfähige thermoplastische Klebstoffe geschmolzen und in einen Formhohlraum gespritzt, in dem sich das elektronische Bauteil befindet. Da der Einspritzdruck in der Regel zwischen 1,5 und 40 bar gehalten wird, umhüllt das geschmolzene Material die Leiterplatte (PCBA) oder den Kabelbaum schonend, ohne strukturelle Spannungen zu verursachen, Lötstellen zu zerstören oder oberflächenmontierte Bauteile (SMDs) zu beschädigen.
Wichtige Materialien, die bei LPM verwendet werden
LPM verwendet in erster Linie Schmelzklebstoffe auf Basis von Polyamid (PA) und Polyolefin. Diese Materialien zeichnen sich dadurch aus, dass sie nicht nur als Klebstoffe dienen, sondern auch als tragende Gehäusekomponente fungieren.
- Hervorragende Haftkraft: Sie gehen eine wasserdichte chemische Verbindung mit Untergründen wie PVC, PUR und Metallen ein.
- Umweltfreundlich: Es handelt sich um einkomponentige, lösungsmittelfreie Materialien, die keinerlei VOCs (flüchtige organische Verbindungen) abgeben.
Niederdruckformen im Vergleich zum herkömmlichen Spritzgießen
Viele Ingenieure fragen sich, wann sie vom herkömmlichen Spritzguss auf LPM umsteigen sollten. Die wesentlichen Unterschiede liegen in den Betriebsparametern und den erforderlichen Werkzeugen.
Unterschiede bei Druck, Temperatur und Werkzeugen
Vergleich von technischen Daten im B2B-Bereich:
| Funktion | Niederdruckformverfahren (LPM) | Traditionelles Spritzgießen | Traditionelles Eintopfen |
| Einspritzdruck | 1,5 – 40 bar | 500 – 1.500+ bar | k. A. (Schwerkraftabfüllung) |
| Materialtemperatur | 180°C – 240°C | 200°C – 350°C+ | Raumtemperatur bis 80 °C |
| Werkzeugmaterial | Aluminiumformen (günstiger, schneller) | Formen aus gehärtetem Stahl (teuer) | Einfache Vorrichtungen |
| Taktzeit | 10 bis 60 Sekunden | 15 bis 60 Sekunden | 2 bis 24 Stunden |
| Schutzstufe | IP67 / IP68 (wasserdicht) | Mäßig bis hoch | Hoch |
Warum herkömmliche Formverfahren bei empfindlicher Elektronik versagen
Wenn man einen Druck von 1.000 bar auf eine ungeschützte Leiterplatte ausübt, werden Bauteile sofort zerquetscht und Mikrodrähte reißen. Zudem können die hohen Temperaturen von technischen Kunststoffen (wie PC oder Nylon) die auf modernen Leiterplatten verwendeten Lötpasten leicht zum Schmelzen bringen. LPM beseitigt diese Risiken vollständig durch den Einsatz eines schonenden, niedrigviskosen Strömungsflusses.
Die wichtigsten Vorteile des Niederdruckformverfahrens
1. Hervorragender Schutz (Wasserdichtigkeit und Stoßdämpfung)
Die bei LPM verwendeten Polyamid-Klebstoffe bieten hervorragende Dichtungseigenschaften. Mit LPM verkapselte Bauteile erreichen problemlos die Schutzklassen IP67 oder IP68 und sind somit beständig gegen Feuchtigkeit, Staub, Vibrationen und Temperaturwechselbeanspruchungen.
2. Kosten- und Zeiteffizienz
Da die Einspritzdrücke so niedrig sind, verwendet LPM Aluminiumformen anstelle von teurem gehärtetem Stahl. Dies senkt die Werkzeugkosten um bis zu 50 % und verkürzt die Vorlaufzeit erheblich. Im Vergleich zum herkömmlichen Vergussverfahren mit Harz (dessen Aushärtung mehrere Stunden dauert) verfestigen sich LPM-Teile innerhalb von Sekunden, was den Produktionsdurchsatz massiv steigert.
3. Umweltfreundlich und nachhaltig
Polyamid-Werkstoffe werden aus natürlichen, nachwachsenden Rohstoffen (wie Soja- oder Rizinusöl) gewonnen. Sie sind ungiftig, setzen bei der Verarbeitung keine gefährlichen Dämpfe frei und erfordern keine Beimischung von sekundären Härtungsmitteln.
Typische Anwendungsbereiche von LPM in der Fertigung
LPM findet breite Anwendung in Branchen, in denen robuste Elektronik benötigt wird:
- Kfz-Elektronik: Sensoren, Mikroschalter und Steuergerätegehäuse, die den Bedingungen unter der Motorhaube standhalten müssen.
- Medizinprodukte: Tragbare Gesundheitsmonitore und Patientensensoren, die einen biokompatiblen und wasserdichten Schutz erfordern.
- Kabelbäume und Steckverbinder: Zur Zugentlastung und Abdichtung von Hochleistungskabeln.
Wichtige Konstruktionsrichtlinien für das Niederdruckformen
Um den Erfolg eines LPM-Projekts sicherzustellen, sollten Ingenieure die folgenden DFM-Richtlinien (Design for Manufacturing) befolgen:
- Wandstärke: Halten Sie über empfindlichen Bauteilen eine Mindestklebstoffdicke von 1,5 mm bis 2,0 mm ein, um einen ausreichenden thermischen und mechanischen Schutz zu gewährleisten.
- Entformungsschrägen: Obwohl Polyamide beim Abkühlen leicht schrumpfen (was die Entformung erleichtert), wird dringend empfohlen, an senkrechten Wänden eine Entformungsschräge von 1° bis 2° vorzusehen, um die Lebensdauer der Form zu verlängern.
- Anordnung der Bauteile: Halten Sie höhere elektronische Bauteile von den Formrändern fern, um einen reibungslosen Materialfluss zu gewährleisten.
Warum sollten Sie sich bei Ihren Niederdruckformprojekten für BFY Mold entscheiden?
Mit über 20 Jahren Erfahrung im Bereich des kundenspezifischen Kunststoffspritzgusses und des Formenbaus ist BFY Mold Ihr zuverlässiger Partner für die hochpräzise Fertigung.
- Präzisionswerkzeuge aus Aluminium: Wir fertigen hochwertige LPM-Aluminiumformen mit engen Toleranzen von bis zu ±0,05 mm.
- Schnelle Lieferzeiten: Dank unserer Rapid-Prototyping-Verfahren und unserer hauseigenen CNC-Bearbeitung können wir Formen bereits innerhalb von 15 bis 30 Tagen liefern.
- Umfassende Qualitätskontrolle: Wir sind ISO-zertifiziert und führen strenge IP-Schutzartprüfungen durch, um sicherzustellen, dass Ihre Elektronik perfekt geschützt ist.
Häufig gestellte Fragen (FAQ)
Frage 1: Ist das Niederdruckformverfahren wasserdicht?
Ja. Die beim Niederdruckformverfahren verwendeten Schmelzklebstoffe verbinden sich chemisch mit Drähten und Leiterplatten und bilden eine wasserdichte Versiegelung, die die Wasserdichtigkeitsstandards IP67 und IP68 problemlos erfüllt.
Frage 2: Wie lang ist die typische Vorlaufzeit für LPM-Werkzeuge?
Da bei LPM Aluminiumformen zum Einsatz kommen, lassen sich die Werkzeuge wesentlich schneller bearbeiten als herkömmliche Stahlformen. Bei BFY Mold betragen die typischen Vorlaufzeiten je nach Komplexität des Bauteils zwischen 2 und 4 Wochen.
Frage 3: Kann LPM herkömmliche Vergussmassen ersetzen?
Auf jeden Fall. LPM macht Schluss mit dem umständlichen und zeitaufwendigen Vergussverfahren. Anstatt 24 Stunden auf das Aushärten des Vergussharzes zu warten, sind LPM-Teile in weniger als 60 Sekunden vollständig ausgehärtet und montagefertig.
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Die Wahl des richtigen Vergussverfahrens ist entscheidend für die Lebensdauer Ihrer Produkte. Wenn Sie robuste Sensoren, medizinische Geräte oder Automobilelektronik entwickeln, steht Ihnen unser Ingenieurteam gerne zur Seite.
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