Spritzgießen profitiert vom Trend zu Hochtemperatur-Thermoplasten

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In der Kunststoffausführung wird dieses Lager einbaufertig im Kunststoffflansch formschlüssig gehalten, die Form- und Lagetoleranzen für den Lagersitz zum Getriebegehäuse werden prozesssicher ohne Nachbearbeitung einbaufertig abgebildet. Bedenken bezüglich der geringeren Wärmeabfuhrleistung erwiesen sich als haltlos. Alle Testreihen – einschließlich der Praxistests in den kompletten Maschinen – stehen in der Haltbarkeit den bisherigen Metalllösungen in keiner Weise nach.

Auswahl des Thermoplasts vor der Werkzeugauslegung

Je nach geplanter Fertigungsmenge können Einlegeteile – beispielsweise Kugellager, Abstützbuchsen, Gewindebuchsen oder Kontakte – entweder halbautomatisch oder bei größeren Fertigungsmengen automatisch mit entsprechenden Handlingsystemen in die Spritzgießform gelegt werden. Die Auswahl des einzusetzenden Thermoplasts richtet sich nach dem jeweiligen Anwendungsfall. Zu den Auswahlkriterien gehören die auftretenden Kräfte und Temperaturen (Minimum/Maximum), die Beständigkeit gegen Stoffe wie Mineralöle und Chemikalien, gegebenenfalls auch die Forderungen nach bestimmten Gleiteigenschaften in Relation zu dem Reibpartner.

Weil die Einarbeitung der Bauteilkontur in die Spritzgießform höchste Fertigungsgenauigkeit erfordert, muss aufgrund des unterschiedlichen Schwundverhaltens der Thermoplaste auch der einzusetzende Werkstoff schon im Vorfeld festgelegt werden. Nur so lässt sich die Form auf die Verarbeitbarkeit hin auslegen, zum Beispiel in Bezug auf die Temperierung und die notwendigen Konizitäten für die Bauteilentformung.

Weil in der Bauteilfertigung fast immer hochgenaue Maße eingehalten werden müssen, sind zuvor bei der Werkstofffestlegung auch noch mehrere Maßangleichungen iterativ vorzunehmen. Ziel ist die Einhaltung der geforderten Maßtoleranzen. Deshalb werden an den betroffenen Stellen der Bauteile sogenannte Vorhaltemaße eingearbeitet. Sie werden mit einem meist auf einer 3D-Messmaschine angefertigten Messprotokoll überprüft, um schließlich die Kontur in einem oder mehreren Schritten je nach Toleranzgröße auf das endgültige Nennmaß zu bringen.

Hohe Werkstoffkosten durch Spritzgießen kompensierbar

Eine immer größer werdende Rolle spielen bei Spritzgießteilen für technische Anwendungen die hochtemperaturstabilen Thermoplaste, beispielsweise das Basispolymer PEEK, für das eine Dauertemperaturfestigkeit über 200 °C kennzeichnend ist. Weil sich die Temperaturstabilität deutlich auf den Kilopreis des jeweiligen Thermoplasts auswirkt, werden diese Werkstoffe nur dann eingesetzt, wenn es keine andere Möglichkeit gibt, die gestellten Forderungen ans Bauteil zu erfüllen. Bei Hochtemperatur-Thermoplasten sind Preise über 120 Euro je Kilogramm durchaus real.

Trotz der relativ hohen Basispreise für den Werkstoff und der nicht unerheblichen Kosten für eine dafür geeignete Hochleistungsform, gibt es eine große und in der Zukunft immer weiter steigende Anzahl an Anwendungsmöglichkeiten, bei denen diese Kosten immer noch die günstigste Lösung bedeuten. Der Einspareffekt liegt in der Fertigung eines präzisen, dauerbelastbaren Bauteils mit teilweise filigraner Kontur und hoher Komplexität in einem Schritt. Das gilt insbesondere für das Spritzgießen eines reinen Kunststoffteils (Bild 3).

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