Hersteller von Kunststoffteilen
Kunststoffe gehören zu den gängigsten Materialien bei der Herstellung von Bauteilen und Endprodukten. Ihre Anwendungen decken so gut wie alle Industrien ab. Gleichzeitig sind Kunststoffe überaus vielfältig.
Die Materialkategorie umfasst mehrere tausend Polymere, die jeweils ihre spezifischen Eigenschaften haben.
Verschiedene Fertigungsverfahren machen es möglich, die große Bandbreite an Anwendungen zu bedienen und von Prototypen über Kleinserien bis hin zur Massenproduktion Kunststoffteile effizient und wirtschaftlich herzustellen.
Inhalt:
Kriterien bei der Auswahl des Herstellungsverfahrens für Kunststoffteile
Bei der Entscheidung, in welchem Verfahren Ihre Kunststoffteile hergestellt werden sollen, sollten Sie vor allem vier Faktoren berücksichtigen:
- Form: Welche Geometrien haben Ihre Kunststoffteile? Weisen sie komplexe Merkmale auf, erfordern sie enge Toleranzen? Je nach Form eignen sich einige Fertigungsverfahren besser als andere, um eine wirtschaftliche Produktion sicherzustellen.
- Material: Wie und wo werden die Kunststoffteile verwendet? Welchen Belastungen müssen sie standhalten? Für jede Anwendung lässt sich der optimale Kunststoff finden. Die benötigten Eigenschaften der Kunststoffteile können die Auswahl an Fertigungsverfahren aber einschränken.
- Durchlaufzeit: Wie schnell benötigen Sie die Kunststoffteile? Bei einigen Fertigungsverfahren können die ersten Teile innerhalb von 24 Stunden hergestellt werden, während es bei anderen Verfahren mehrere Wochen dauern kann, bis die Werkzeuge zur Verfügung stehen und die Produktion beginnen kann.
- Volumen: In welchen Mengen sollen die Kunststoffteile gefertigt werden? Manche Fertigungsverfahren gehen mit recht hohen Kosten für die Werkzeuge und die Einrichtung einher, verursachen dann aber sehr niedrige Kosten pro Teil. Im Unterschied dazu fallen bei anderen Verfahren kaum Anschaffungskosten an. Allerdings sind der Automatisierungsgrad und die Durchlaufzeiten geringer, wodurch die Kosten pro Teil höher sind.
Thermoplaste oder Duroplaste?
Es gibt über 10.000 verschiedene Kunststoffe, die sich in ihren chemischen, mechanischen und thermischen Eigenschaften unterscheiden. Durch Füllstoffe und Additive können sie zusätzlich auf die geplante Anwendung eingestellt werden.
Thermoplaste sind die am häufigsten verwendeten Kunststoffe. Sie sind in der Lage, mehrfach zu schmelzen und zu erstarren, ohne sich dabei nennenswert zu verändern oder an Qualität einzubüßen. Üblicherweise stehen Thermoplasten in Form von Granulat, Pellets oder Platten bereit. Sie werden erhitzt und anschließend in die gewünschte Form gebracht.
Weil keine chemischen Bindungen entstehen, ist die Formgebung vollständig umkehrbar. Thermoplasten können dadurch recycelt oder geschmolzen und wiederverwendet werden. Zu den gängigsten Thermoplasten für Kunststoffteile gehören Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polyamid (PA), Polycarbonat (PC), Polyethylen (PE), Polypropylen (PP) und Polyvinylchlorid (PVC).
Im Unterschied zu Thermoplasten verbleiben Duroplaste nach dem Aushärten dauerhaft in festem Zustand. Die Aushärtung kann unter Einfluss von Wärme, Licht oder Strahlung erfolgen und führt dazu, dass sich die Polymere vernetzen.
Wegen dieser chemischen Bindung können Duroplaste nicht recycelt werden. Bekannte Vertreter von Duroplasten sind Polyester und Polyurethan.
Die Verfahren für die Herstellung von Kunststoffteilen
Um Kunststoffteile zu fertigen, gibt es eine Reihe von möglichen Verfahren. Einige der wichtigsten Techniken stellen wir Ihnen kurz vor.
3D-Druck
3D-Drucker erzeugen dreidimensionale Kunststoffteile direkt aus CAD-Modellen. Dazu tragen sie Schicht für Schicht übereinander auf. Für den 3D-Druck sind keine zusätzlichen Werkzeuge notwendig und die Einrichtungszeit ist sehr kurz. Allerdings dauert das Druckverfahren etwas länger als Fertigungsverfahren für die Massenproduktion.
Der 3D-Druck eignet sich vor allem für Kunststoffteile in kleinen und mittleren Stückzahlen.
CNC-Bearbeitung
Das Ausgangsmaterial für die CNC-Bearbeitung sind Stäbe oder Blöcke aus Kunststoff. Sie werden geformt, indem das Material durch Schneiden, Bohren oder Schleifen abgetragen wird. Anders als bei den meisten anderen Kunststoffverarbeitungsverfahren ist die CNC-Bearbeitung ein zerspanendes Verfahren, bei dem ein rotierendes und ein festes Werkzeug die Kunststoffschichten abheben.
Mittels CNC-Bearbeitung können hochwertige Kunststoffteile mit geringen Durchlaufzeiten gefertigt werden. Allerdings sind nicht alle Geometrien umsetzbar und je komplexer die Kunststoffteile sind, desto höher sind die Kosten.
Die CNC-Bearbeitung wird deshalb in erster Linie für Prototypen und Fertigteile wie Zahnräder oder Riemenscheiben eingesetzt.
Spritzguss
Das Spritzgießen ist das am häufigsten eingesetzte Fertigungsverfahren bei der Massenproduktion von Kunststoffteilen. Dabei wird ein geschmolzener Thermoplast in eine Form eingespritzt, härtet darin aus und kann als fertiges Kunststoffteil entnommen werden.
Um hochwertige Kunststoffteile zu erzielen, müssen die Formen mit engen Toleranzen hergestellt werden. Außerdem erfordern sie ein Material, das den Temperaturen und Drücken während des Prozesses standhält.
Mittels Spritzguss können so gut wie alle Geometrien umgesetzt werden. Je komplexer die Kunststoffteile sind, desto teurer sind zwar die Formen und desto länger dauert es, bis die Produktion beginnen kann.
Doch wenn das Verfahren eingerichtet ist, ist der Spritzguss bei der Herstellung von Kunststoffteilen in Masse konkurrenzlos. Die Zykluszeiten betragen wenige Sekunden und die Kosten pro Teil sind äußerst niedrig.
Extrusion
Bei der Extrusion wird geschmolzener Kunststoff durch ein Formwerkzeug gepresst, das dem Querschnitt des Kunststoffteils entspricht. Die eher einfachen Formen ermöglichen, die Formwerkzeuge zeitnah und kostengünstig bereitzustellen.
Ähnlich wie das Spritzgießen ist auch das Extrudieren ein kontinuierliches Fertigungsverfahren mit geringen Kosten pro Teil.
Allerdings können nur Kunststoffteile mit durchgehenden Profilen hergestellt werden, so zum Beispiel Kunststoffprofile, Fensterrahmen, Rohre oder Schläuche.
Blasformen
Das Blasformen dient zur Herstellung hohler Kunststoffteile. Dazu wird ein beheiztes Kunststoffrohr in einer Form aufgeblasen, bis es die gewünschte Geometrie annimmt.
Der Druck beim Blasformen ist niedriger als beim Spritzguss, wodurch die Kosten für das benötigte Werkzeug sinken. Wie der Spritzguss und die Extrusion kann auch das Blasformen vollständig automatisiert werden.
Dies führt zu niedrigen Stückkosten bei hohen Produktionsraten. Das Blasformen bietet sich für die Herstellung von Kunststoffteilen in großen Mengen an.
Rotationsguss
Beim Rotationsguss, auch Rotationsformen genannt, wird eine hohle Form mit einem pulverförmigen Thermoplast befüllt und um zwei Achsen gedreht. Auch mit Duroplasten ist der Rotationsguss möglich, wird aber seltener angewendet. Der Rotationsguss wird in erster Linie eingesetzt, um große Hohlkörper wie Tanks, Bojen, Helme oder Rümpfe von Kanus zu fertigen.
Weil das Verfahren zum Füllen der Form keinen Druck, sondern die Zentrifugalkraft nutzt, lassen sich die benötigten Werkzeuge schneller und kostengünstiger herstellen als bei anderen Gussverfahren. Ist das Verfahren eingerichtet, sind die Kosten pro Kunststoffteil im Verhältnis zur Größe sehr gering.
Allerdings sind die möglichen Designs begrenzt und ein Produktionszyklus dauert recht lang, weil die ganze Form erwärmt und abgekühlt werden muss. Der Rotationsguss bietet sich deshalb in erster Linie für die Fertigung von Kleinserien oder als Alternative zum Blasformen an.
Hier nur Beispiele aus der eigenen Produktion von Kunststoffteilen:
FAQ: Nachhaltigkeit in der Kunststoffteile-Herstellung
Warum ist es wichtig, über Recycling- und Abfallmanagementstrategien bei der Herstellung von Kunststoffteilen zu sprechen?
Für die Minimierung der Umweltauswirkungen der Kunststoffproduktion sind Recycling- und Abfallmanagementstrategien von entscheidender Bedeutung. Effizientes Recycling spart Ressourcen und reduziert die Menge an Kunststoffabfällen, die auf Deponien oder in die Umwelt gelangen. Dies trägt zur Verringerung der Umweltverschmutzung, des Ressourcenverbrauchs und der CO2-Emissionen bei.
Welche Rolle spielen alternative Materialien bei der Herstellung von Kunststoffteilen?
Alternative Materialien wie biobasierte Kunststoffe oder Recyclingkunststoffe bieten die Möglichkeit, den Einsatz fossil basierter Rohstoffe zu reduzieren und die Umweltbelastung durch die Kunststoffherstellung zu vermindern. Biobasierte Kunststoffe werden aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt, Recyclingkunststoffe dagegen aus bereits vorhandenen Kunststoffabfällen.
Welche umweltfreundlicheren Herstellungsverfahren gibt es für Kunststoffteile?
Neben den konventionellen Herstellungsprozessen gibt es auch innovative Technologien, wie z.B. das Spritzgießen von Biokunststoffen, die einen geringeren Energieverbrauch oder eine geringere Abfallproduktion aufweisen. Darüber hinaus wird zunehmend an 3D-Druckverfahren geforscht, bei denen biologisch abbaubare Materialien verwendet werden, die weniger Ressourcen verbrauchen und weniger Abfall erzeugen als die herkömmlichen Herstellungsverfahren.
Wie können Unternehmen zur Verbesserung der Nachhaltigkeit bei der Herstellung von Kunststoffteilen beitragen?
Indem sie in die Forschung und Entwicklung umweltfreundlicherer Materialien und Herstellungsverfahren investieren und effiziente Recycling- und Abfallmanagementstrategien umsetzen. Darüber hinaus ist es wichtig, die Verwendung von Einwegkunststoffen zu reduzieren und auf wiederverwendbare Alternativen umzustellen.
Welches sind die Herausforderungen bei der Umsetzung nachhaltiger Praktiken in der Herstellung von Kunststoffteilen?
Eine der größten Herausforderungen besteht darin, dass nachhaltige Alternativen oft mit höheren Kosten verbunden sind. Außerdem können sie nicht die gleiche Leistung oder Haltbarkeit wie konventionelle Materialien bieten. Darüber hinaus erfordert die Umstellung auf nachhaltigere Verfahren häufig Investitionen in neue Technologien und die Schulung von Mitarbeitern.
Wie können Verbraucher zur Förderung der Nachhaltigkeit bei der Herstellung von Kunststoffteilen beitragen?
Verbraucher können einen Beitrag leisten, indem sie bewusst konsumieren und Unternehmen unterstützen, die nachhaltige Praktiken bei der Herstellung von Kunststoffteilen anwenden. Dies beinhaltet den Kauf von Produkten, die aus recycelten Materialien hergestellt wurden, die Wahl von wiederverwendbaren Alternativen und das Bewusstsein, dass die eigenen Konsumgewohnheiten und deren Auswirkungen auf die Umwelt berücksichtigt werden müssen.
