Konstruktionselemente

Funktionsteile profitieren von Zink und Kunststoff

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Zink ist chemisch anfällig gegen Säuren, Laugen und heißes Wasser und neigt ungeschützt unter Lufteinfluss zu Weißrostbildung. Kunststoff ist ebenfalls chemisch anfällig gegen Säuren sowie Oxidationsmittel und Phenole, zeigt aber keine korrosiven Erscheinungen unter Lufteinfluss. Zink lässt sich aber sehr gut galvanisch beschichten, um besondere Eigenschaften hinsichtlich Optik, Korrosionsschutz oder auch Tribologie sicherzustellen.

Wichtig für die Auslegung von Werkzeugen zum Druck- oder Spritzgießen ist die Isotropie oder Anisotropie der Werkstoffe. Bei der Erstarrung schwindet Zink gleich stark in allen Richtungen (isotropes Verhalten), Kunststoff verhält sich dagegen anisotrop: Das Schwindungsverhalten ist richtungs abhängig.

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Weltmarkt gibt Werkstoffpreise für Zink und Kunststoffe vor

Zink ist ein Element aus dem Periodensystem und kommt in der Erdkruste häufig vor (24. Stelle der Häufigkeit), womit es zunächst nahezu unbegrenzt verfügbar ist. Große Lagerstätten von Zinkerz befinden sich in China, Nordamerika und Australien. Kunststoffe sind synthetisch hergestellte Werkstoffe, die letzten Endes aus Erdöl gewonnen werden.

Von großem Einfluss auf die aktuelle Verfügbarkeit der beiden Werkstoffe und damit auch auf den Preis hat natürlich das Verhältnis von Angebot und Nachfrage am Weltmarkt. Zink oder Zinklegierungen unterliegen momentan wie Kunststoff prinzipiell keinem Engpass, wenngleich nie auszuschließen ist, dass deren Bedarf plötzlich steigt oder das Angebot durch höhere Gewalt oder künstliche Verknappung eingeschränkt wird – ganz zu schweigen von spekulativen Einflüssen.

Polycarbonat oder Polyphtalamid bieten bessere Eigenschaften als Polyamid

Momentan bewegt sich ZL 0410 mit etwa 2,20 Euro/kg auf dem Preisniveau wie Polyamid (Bild 2), was zwangsläufig einen deutlich höheren Volumenpreis des Zinks bedeutet. Jedoch kam es in jüngster Vergangenheit bei den Polyamid-Werkstoffen zu Verknappungen des Ausgangsmaterials für die Granulatherstellung, deren preisliche Auswirkungen noch abzuwarten sind. Hochwertigere Kunststoffe wie Polycarbonat (PC) oder Polyphtalamid (PPA) bieten im Vergleich zu Polyamiden bessere Eigenschaften und damit Anwendungsmöglichkeiten. Sie haben aber auch einen beinahe doppelt so hohen Preis.

Sowohl Zinklegierungen als auch Kunststoffe werden im flüssigen Zustand und unter hohem Druck auf speziellen Maschinen in eine Form gegossen, die im Wesentlichen das negative Abbild des späteren Werkstücks darstellt. Multipliziert man die projizierte Fläche des herzustellenden Teils mit der Anzahl der aus einem Werkzeug kommenden Teile (sogenannte Fachheit/Kavität) und zählt noch die Fläche des Angusses sowie Zuschläge für Schieber hinzu, so erhält man die gesamte Fläche, auf der in der Form der sogenannte spezifische Gieß- oder Spritzgießdruck wirksam wird.

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