Kunststoff – das bessere Metall

Kunststoff ersetzt immer häufiger Metalle in der Fertigungsindustrie. Die Vorteile des Kunststoffs liegen hier aber nicht nur in einer höheren Wirtschaftlichkeit. Zu den niedrigeren Materialkosten kommt sein geringeres Gewicht bei vergleichbarer Festigkeit, was langfristig auch eine Energieersparnis zur Folge hat. In Zeiten von steigenden Energie- und Rohstoffpreisen ist das ein Faktor, der nicht außer Acht gelassen werden sollte. Darüber hinaus bietet die Fertigung aus Kunststoff eine höhere Gestaltungsfreiheit und Korrosionsbeständigkeit.

Hier möchten wir ein Projekt vorstellen, das wir in Zusammenarbeit mit unserem Kunden umgesetzt haben. Wir haben viele mögliche Werkstoffe betrachtet, bis wir einen gefunden haben, der die gewünschten Anforderungen erfüllte. Wie alle unsere Projekte haben wir auch dieses in enger Zusammenarbeit mit unserem Kunden realisiert, um schließlich das bestmögliche Ergebnis zu erzielen.

Herausgekommen ist ein freifallendes Kunststoffteil, das den bisherigen Aluminiumdruckguss ersetzt und absolut temperaturbeständig ist. Die engen Toleranzen können prozesssicher abgebildet werden.

Vorteile des Metallersatzes

  • höhere Designfreiheit mit größerer Funktionalität (Schnappverbindungen, lehrenhaltig ausgeformte Gewinde, etc.)
  • Nachbehandlungen wie Eloxieren, Beschichten und Lackieren fallen weg -> bessere Oberflächen­qualität von Sichtteilen
  • exzellente Maßhaltigkeit und Integration in Baugruppen
  • Gute Geräusch-und Schwingungsdämpfung
  • Elektrische Isolation oder einstellbare Leitfähigkeit
  • gute chemische Beständigkeit
  • Thermische Isolation
  • Anwendungsspezifische Modifikation möglich

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Aufgabe

  • Ein Greifer, der bisher aus Aluminium-Druckguss gefertigt wurde soll durch Kunststoff ersetzt werden.
  • Dieses Bauteil wird in einem Ventil pneumatisch gesteuert.

Daraus ergeben sich – neben den hohen Temperaturanforderungen an die thermomechanischen Materialeigenschaften – ebenfalls hohe Anforderungen an die Maßhaltigkeit.

Anforderungen an das Bauteil

  • Dauertemperaturbeständig bis 200°C bei einem Systemdruck von 12,5 bar
  • einen präzisen Rundlauf von 0,05 prozess­sicher herstellen

Ergebnis

Nach einer gründlichen Recherche und erfolgreichen Testläufen unter realen Bedingungen fiel die Wahl auf ein hochgefülltes technisches Thermoplast.

Der Greifer bietet nun eine hohe Gestaltungsfreiheit, verbunden mit der außerordentlichen Festigkeit und Leichtigkeit technischer Kunststoffe.

Grundsätzlich können bei der Metallsubstitution mehrere Funktionen integriert werden, die dank einer geringeren Teilezahl auch die Herstellung vereinfachen. Gewinde können beispielsweise mit gespritzt werden.
Auch eine spätere Oberflächenbehandlung wie Korrosions­schutz und Strukturierung entfallen.

Aber nicht immer ist ein Metallersatz ratsam und machbar. Je nach Anforderung an das Bauteil können die relativ geringe Wärmebeständigkeit und die größere Wärmedehnung im Vergleich zu Metallen dazu führen, dass wir von einer Substitution abraten.

Gleiches gilt, wenn die niedrigeren mechanischen Kennwerte von Kunststoff einen sicheren Einsatz des spezifischen Artikels nicht gewährleisten würden.

Ist dies ausgeschlossen, überwiegen die Vorteile bei Weitem.

Der Vorteil für unseren Kunden lag hier in einer eindeutigen Kostenersparnis dank geringerer Herstellungskosten und hochproduktiver Massenherstellung. Entgraten oder Nacharbeiten fallen komplett weg.

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Dieser Artikel ist in unserem Kundenmagazin KUNSTleseSTOFF erschienen.
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