Substitution von Druckgussteilen durch Kunststoff-Spritzgussteile – eine Erfolgsgeschichte

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Wutke: Hier gibt es keine pauschal richtige Antwort. Abhängig von der Metallkonstruktion und dem Lastenheft kommt es durchaus vor, dass die Metalldruckgusskonstruktion 1 : 1 übernommen werden kann. In der Regel ist es aber nicht sinnvoll eine Artikelkonstruktion bei Umstellung auf einen thermoplastischen Kunststoff ohne kunststoffgerechte Optimierung durchzuführen. Einer der Gründe hierfür ist der bereits erwähnte Unterschied im Elastizitätsmodul. Nach der ersten Grundkonstruktion sollte eine FEM-Analyse Auskunft geben, an welcher Stelle im Lastfall Spannungen – insbesondere Biegespannungen – auftreten, die nicht über die Steifigkeit des Materials kompensiert werden können, sondern über konstruktive Maßnahmen.

Warum sind Biegespannungen bei einer Metall-Kunststoff-Substitution so problematisch?

Wutke: Die Biegesteifigkeit ist definiert als das Produkt aus E-Modul und Flächenträgheitsmoment. Bei halbem E-Modul muss das Flächenträgheitsmoment verdoppelt werden, um die gleiche Biegesteifigkeit zu erhalten. Andererseits erlaubt die häufig höhere Bruchdehnung der Thermoplaste auch eine großzügigere Verformung unter Belastung. Hier sind Polyamide wie Akromid T (PPA) und Akroloy PA (PA66+PPA) wiederum vielen Wettbewerbsprodukten überlegen.

Wie beurteilen Sie den Erfolg einer Metall-Kunststoff-Substitution bei thermisch belasteten Druckgussteilen?

Wutke: Hier spielt der Aspekt der Temperaturabhängigkeit der mechanischen Eigenschaften eine wichtige Rolle. Während Aluminium-Druckguss-Legierungen beispielsweise ein sehr konstantes Verhalten aufweisen, zeigen Zamak-Legierungen ein stark thermoplastisches Verhalten und sind schon unterhalb von 80 °C Hochleistungskunststoffen wie Akromid T (PPA) oder Akroloy PA (PA66+PPA) deutlich in Steifigkeit und Festigkeit unterlegen.

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