Mit der Technikumsmaschine duo 5500 combi M bietet Engel seinen Kunden die Möglichkeit, eine Vielzahl von Spritzgießtechnologien für Großbauteile effizient umzusetzen und dabei Kosten zu sparen.

32 m lang, 13 m breit, 6,8 m hoch und 545 Tonnen schwer: Die Großmaschine Engel duo 5500 combi M mit 55 000 kN Schließkraft steht seit Kurzem im Technikum in St. Valentin für Kundenversuche bereit.

Die Mehrkomponentenmaschine duo 5500 combi M bei Engel im Technikum St. Valentin

Spritzgießen

Kunststoffverarbeitung: Verfahren

Composite-Halbzeuge

Halbzeuge und Zwischenprodukte

Kunststoff-Halbzeuge

Schaumspritzgießen

Mehrkomponenten-Spritzgießen

Folientechnik (IMD, IML, FIM, u.a.)

Elektromobilität

Mobilität

Spritzprägen

Verbundwerkstoffe / Werkstoffverbunde

Kunststoff Werkstoffe

Nachhaltigkeit

Umweltmanagement

Oberflächentechnik

Industrie 4.0 für die Kunststoffverarbeitung

Industrie 4.0

Spritzgießmaschinen

Kunststoffverarbeitung: Maschinen und Komponenten

Spritzgießtechnologien im  Mega-Maßstab

Die europäischen Spritzgießmaschinenhersteller arbeiten konstruktiv an Lösungen für die Zukunft – augenscheinlich unter steigendem Wettbewerbsdruck aus Fernost. Eindrücke vom Messebesuch.

Mit einem 6-Stationen-Werkzeug produzierte Yizumi dickwandige optische Linsen aus PMMA. Diese Art des Multilayer-Spritzgießens hatte Engel erstmals vor über zehn Jahren vorgestellt.

Doriat, Clemens, Dr.

Temperiertechnik

Spritzgießwerkzeuge

Werkzeuge für die Kunststoffverarbeitung

Messe Fakuma

kunststoffe-international.com

Spritzgussteile, allgemein

kunststoffe.de

Handling, Handhabungstechnik

Automatisierungstechnik

Linearroboter für die Kunststoffverarbeitung

Energieeffizienz

Elektrische Antriebe für Spritzgießmaschinen

Antriebe

Elektrische Antriebe

Multiaxialroboter für die Kunststoffverarbeitung

Co-Injektion (Barriere-/Sandwich-Spritzgießen)

Digitaler Zwilling

Software

Simulation

Kunststoff-Rezyklat

Gegenwind aus östlicher Richtung

Eine prozesssichere Systemtechnik, die sich bei Bedarf um weitere Verfahrenskomponenten erweitern lässt, ist die Basis für eine Reihe innovativer Anwendungen des Schaumspritzgießens. Es handelt sich dabei um Lösungen zur Verbesserung der Oberflächengüte bis zum Hochglanz, zur partiellen Kombination von kompakten und geschäumten Formteilbereichen und zum Schäumen thermoplastischer Elastomere. 

Wittmann Battenfeld und Schaumform entwickeln neue Anwendungen  für geschäumte Spritzgussteile 

Werkstoffprüfung, mechanisch

Oberflächenveredelung

Schaumspritzgießen 2.0 

Der Leichtbau-Trend und der Wunsch, weitere Einsparpotenziale in der Kunststoffverarbeitung zu erschließen, sorgen für eine zunehmende Verbreitung des Thermoplast-Schaumspritzgießens. Durch die gezielte Kombination mit anderen Verfahren ist es möglich, die Mechanik, Haptik und Oberflächenanmutung geschäumter Bauteile positiv zu beeinflussen. 

Verfahrenskombinationen öffnen dem Schaumspritzgießen neue Horizonte 

Darf´s etwas mehr sein? 

Bei einer Pkw-Federunterlage können mit einem Sandwich-Schäumverfahren Gewicht, Materialverbrauch und Herstellkosten signifikant gesenkt werden - bei gleicher Festigkeit.

Die Hartkomponente der Federunterlage wird mit dem sogenannten SmartFoam-Verfahren hergestellt. Der Querschnitt zeigt links ein korrekt hergestelltes Bauteil, rechts eines, bei dem sich das Gas nicht vollständig mit der Schmelze vermischt hat. Folge: Am unteren Rand hat sich eine große Gasblase gebildet, und die Außenschicht hat nicht mehr die erforderliche Dicke

16:9

Leichtbau bei hochbelasteten Kunststoffbauteilen am Beispiel einer Pkw-Federunterlage

Messtechnik

Werkstoffprüfung

Polyamide

Thermoplaste

Analysetools, FEM

Schwingungs- / Vibrationsprüfger

KFZ-Zulieferer

Dienstleistungen

Schaumkern trotzt enormer Belastung

Im Rahmen der virtuellen Produktentwicklung ist der Kreislaufgedanke seit vielen Jahren etabliert. Doch an welcher Stelle beginnt der Kreislauf? Hinterfragen wir diesen Ansatz, ergeben sich neue Aspekte. Beispielsweise, ob bewährte Mechanismen ergänzt werden können oder müssen, um gesteckte Ziele zu erreichen – und wenn ja, wie.

Bild 6. Die ganzheitliche Produktentwicklung führt die Optimierung im Kreislauf

Traditionelle Ansätze treffen auf mikromechanische Herangehensweisen

Spritzgießsimulation

Produktentwicklung(sprozess)

Qualitätsmanagement

Der Dreh in der Produktentwicklung

Gut 100 Teilnehmer versammelten sich zum Neustart der VDI-Jahrestagung Spritzgießen nach der dreijährigen Pandemiepause. Im Fokus: Rahmenbedingungen und Implikationen für einen nachhaltigen Wandel der Branche.

Im Exterieur von Lkw sind, anders als bei Pkw, sehr viele Kunststoffteile verbaut.

Wirtschaftspolitik in Deutschland

Wirtschaft

Ressourcenmanagement

Produktion

Nachhaltigkeitsträume versus Realität

Material und Herstellungsverfahren optimiert, CO2 eingespart: Recycling-Waschkappe von Pöppelmann K-Tech schließt den Kreislauf.

Material und Herstellungsverfahren optimiert, Kreislauf geschlossen: Recycling-Waschkappe für die Automobilindustrie. 

Kunststoff-Recycling

Kunststoff-Aufbereitung

Kreislaufwirtschaft

Geschlossener Materialkreislauf mit technischem Bauteil realisiert

PET ist aktuell der einzige Verpackungskunststoff, der als Recyclingmaterial im industriellen Maßstab wieder zu Lebensmittelverpackungen verarbeitet werden kann. Der Werkstoff ist somit auch die Antwort auf die ambitionierten Vorgaben des EU Plastic Pact.

Um für PET neben dem Bottle-to-Bottle- und Bottle-to-Cup- auch einen Cup-to-Cup- und Cup-to-Bottle-Kreislauf zu etablieren, braucht es voneinander getrennte Materialströme für Food- und Non-Food-Verpackungen.

Carbon Busters, Teil 3: Wie und warum rPET das Recycling entscheidend voranbringen könnte

Polyethylenterephthalat

Der Verpackungswerkstoff der Zukunft

Das physikalische Schäumen mit Langglasfasermaterialien war bisher mit bestimmten Nachteilen verbunden, wie geringe Wiederholgenauigkeit, erhöhter Verschleiß und Faserbruch. Mit einer neuen Ringsperre behebt Engel diese Nachteile.

Abdeckung mit Langglasfaserverstärkung aus dem Automobilbau, hergestellt durch physikalisches Schäumen im sogenannten foammelt-Verfahren.

Optimierte Plastifiziereinheit für die Herstellung faserverstärkter Leichtbauteile

Leichtbau

Schnecken und Plastifiziersysteme

Schaumspritzgießen mit Langglasfasern

Aktuelle Untersuchungen zeigen: Treibmittelanteil und Expansionsgrad beim Negativprägen bieten das größte Optimierungspotenzial, um Schaumstrukturen zuverlässig und reproduzierbar zu realisieren.

Bild 1. Probenausschnitt einer expandierten glasfaserverstärkten PP-GF30-Schaumplatte. 

Röntgen-CT offenbart Einfluss von Prozessparametern beim Thermoplast-Schaumspritzgießen

Computer-Tomografie-Systeme

Qualitätssicherung Kunststoff

Qualitätssicherung

Zerstörungsfreie 3D-Analyse von Schaumstrukturen

Der Einsatz 3D-gedruckter harzbasierter Werkzeugeinsätze beim Schaumspritzgießen wird durch die langsamere Abkühlung der Schmelze mit einer höheren Bauteilqualität belohnt.

Additiv gefertigter photopolymerbasierter Werkzeugeinsatz für das Spritzgießen mit konturnahen Kühlkanälen, eingebaut in eine Stammform.

Synergieeffekte ermöglichen hochwertige Bauteiloberflächen und lange Werkzeugstandzeiten

Additive Fertigung

Additiv gefertigte Werkzeugeinsätze für das Schaumspritzgießen

Bei der VDI-Jahrestagung Spritzgießen diskutieren rund 80 Teilnehmer Technologien und Konzepte, mit denen sich deutsche Unternehmen trotz Krise international behaupten können. Lebhafte Diskussionen mit Pro und Contra inbegriffen.

Lights-out-Production bei Rico: Das Einrichten mannloser Schichten ist mit einigem Aufwand verbunden, kann sich aber lohnen.

Wissensmanagement

Strategie und Organisation

Spritzgieß-Sonderverfahren

Thyrauer, Susanne

„Am Ende braucht man gute Nerven“

Mit der Installation der weltgrößten MuCell-Einspritzeinheit auf einer Engel-Spritzgießmaschine konnte Palbox das Gewicht großer Obstkisten (bei gleichem Fassungsvolumen) um 4 kg verringern und die Zykluszeit halbieren.

Die Injektoren zum Einleiten des überkritischen Stickstoffs befinden sich am Massezylinder der Großmaschine. 

Palbox erschließt bei der Produktion von Großkisten enorme Effizienzreserven

Die weltgrößte Schnecke für  das Thermoplast-Schaumspritzgießen

Neue Anwendungen unterliegen oftmals Belastungen, die mit einer mechanischen Prüfung nach DIN nicht mehr erfasst werden. Vor allem das Verhalten der Kunststoffe vor dem Bruch ist für die dynamische Belastung maßgeblich. Hier haben ein Material- und ein Prüfsystemhersteller die Untersuchungsmethoden erweitert, um unter anderem die selbstinduzierte Erwärmung im Versuch zu berücksichtigen. 

Bruchmechanische Prüfung

Biegeprüfmaschinen

Zug-und Druckfestigkeitsprüfgeräte

Wechsellastprüfung: Dynamisch außerhalb der Norm 

Das Schaumspritzgießen spart von Haus aus Material. Wie wäre es, wenn man dabei Post-Consumer-Rezyklat statt Neuware verwenden würde, um den CO2-Abdruck noch weiter zu verringern? KraussMaffei hat diese Frage zusammen mit der Hochschule Schmalkalden besonders im Hinblick darauf untersucht, was das für die mechanischen Bauteileigenschaften bedeutet.

Analysen von KraussMaffei und der HS Schmalkalden zeigen, welche positiven Effekte sich aus der Kombination von thermoplastischem Schaumspritzgießen mit Post-Consumer-Rezyklat ergeben.

Der CO2-Fußabdruck soll kleiner werden: Fast jeder Kunde stellt diese Forderung an seinen Kunststoffverarbeiter, und so rückt manche Verfahrenstechnik für Leichtbauverfahren wieder stärker in den Fokus, etwa das thermoplastische Schaumspritzgießen (TSG), im Speziellen das MuCell-Verfahren (Lizenzgeber: Trexel). Analysen von KraussMaffei und der Hochschule Schmalkalden zeigen nun, welch positive Effekte sich daraus ergeben, wenn man das thermoplastische Schaumspritzgießen mit dem Einsatz von Post-Consumer-Rezyklat (PCR) kombiniert.

Die Versuchsanordnung kombinierte höchste Schwierigkeiten, denn: Das geschäumte Bauteil sollte im Vergleich zum kompakten 12 % weniger Gewicht auf die Waage bringen und aus 100 % Recyclinggranulat hergestellt werden. Dieses stammt aus aufbereitetem Post-Consumer-Abfall (PCR) und ist somit deutlich stärker verunreinigt und weniger homogen in Bezug auf die Werkstoffcharakteristik als sortenreine Rezyklate aus Industrieabfällen (PIR). Die zentrale Frage, die bei KraussMaffei im Rahmen einer Masterarbeit an der Hochschule Schmalkalden erforscht wurde, lautete: Wie verändern sich die mechanischen Eigenschaften von Bauteilen, wenn man das TSG-Verfahren mit einem solchen Rezyklat durchführt? Beide Faktoren wirken sich häufig nachteilig etwa auf die mechanischen Eigenschaften aus.

Im Falle des MuCell-Verfahrens leuchtet dies bereits aufgrund der Basistechnologie ein: Hier wird der Thermoplastschmelze ein physikalisches Treibmittel (oft Stickstoff) zugesetzt, sodass eine Bauteilstruktur mit einer festen Rand- und einer geschäumten Kernschicht entsteht. Folglich werden sich im Vergleich zu kompakt spritzgegossenen Kunststoffbauteilen abweichende mechanische Kennwerte einstellen. In anderer Hinsicht bietet der Prozess aber technische Vorzüge, denn durch die niedrige Viskosität der gasbeladenen Schmelze verbessert sich das Füllverhalten; Einfallstellen und Verzug verringern sich durch den Gasdruck in der Kavität, und häufig stellen sich geringere Schließkräfte und kürzere Zykluszeiten als willkommene Nebeneffekte ein.

Recyceltes Material aus Post-Consumer-Abfällen wiederum hat oft einen „stressigen“ Aufbereitungsprozess hinter sich, bei dem es im Extruder aufgeschmolzen wurde; dabei wird der Kunststoff durch Scherkräfte und thermische Belastung immer beeinträchtigt. Für die Verwendung von derartigem Recyclingmaterial beim MuCell-Verfahren galt es also zu klären, ob sich die beiden Effekte, wie befürchtet, aufaddieren. Zusätzlich sollten in Zusammenarbeit mit einem Industriepartner die elektrischen Eigenschaften der Teile analysiert werden.

Leichtbauverfahren wie das TSG und die Verwendung von Rezyklaten besonders aus Post-Consumer-Abfall gewinnen für fast alle Branchen immer stärker an Bedeutung. Durch die Kombination der Beiden lässt sich gleich doppelt CO2 sparen: Das Schäumen reduziert die Bauteilgewichte und zusätzlich verfügt der eingesetzte Rohstoff über einen geringeren CO2 -Abdruck. Spannend waren die Fragen, ob sich das PCR-Material auf die Schaumstruktur auswirken würde, um wie viel sich der CO2 -Abdruck verbessern und wie insgesamt die Wirtschaftlichkeit beeinflusst würde.

Als Untersuchungsobjekte dienten klassische normierte Zugstäbe sowie quadratische Platten für die elektrischen Versuche. Zum Einsatz kamen, vom Industriepartner definiert, die Materialien

<ul><li>PP und PCR-PP sowie</li><li>PA6 und PCR-PA6,</li></ul>

alle mit jeweils 30 % Glasfasern verstärkt. Das PP-Rezyklat bestand aus ca. 68 % PCR. Eine noch höhere Quote, 100 %, wies das recycelte PA6 auf. Das PA6-Rezyklat war ein relativ neuer Materialtyp, der zum Zeitpunkt der Arbeit noch nicht in größeren Mengen vorlag, weshalb man bei der Produktion der PA-Prüfkörper ein Werkzeug mit kleinerem Schussgewicht nutzte als bei PP.

So entstanden Zugstäbe im Kompaktspritzgießen und – durch die stufenweise gesteigerte Zugabe von Stickstoff – solche mit circa 8, 10 und bei PP sogar 12 % Gewichtsreduktion (die realen Werte weichen von den angestrebten etwas ab). Da Einrichter in der Praxis der Schmelze häufig etwas mehr Treibgas als notwendig zudosieren, wurden zusätzlich weitere Zugstäbe bei einem Schäumgrad von 12 % mit einem 50 %-igen Gasüberschuss hergestellt, um herauszufinden, ob die höhere Gasmenge die Festigkeit beeinflusst.

Mit spritzfrischen oder nach Norm konditionierten Prüfkörpern ging es dann an die Testungen, und bereits bei der ersten Messreihe gab es interessante Erkenntnisse. Zwar zeigte sich beim PP – womit man aufgrund der Herstellerangaben rechnen konnte –, dass die kompakt gespritzten Teile aus Recyclingware nur 70 % der Zugfestigkeit nach Norm von Neuware-Artikeln aufwiesen, doch vergrößerte sich der Abstand kaum, als man PP und PCR-PP zusätzlich schäumte. Der durch das Schäumen bedingte Verlust an Zugfestigkeit verlief über die laut Versuchsplan angestrebten Reduktionsstufen 8, 10 und 12 % bei beiden Materialsorten linear und fast parallel (Bild 1). Beim E-Modul ergab sich ein ähnliches Bild: PP-Rezyklat startete bei rund 85 % der Neuware und nahm ebenso wie Virgin-PP mit zunehmendem Schäumgrad fast linear ab.

Während bei Polypropylen die Neuware und das gewählte PCR hinsichtlich der Zugfestigkeit signifikant voneinander abweichen, ist der Unterschied bei Polyamid deutlich geringer: Das analysierte glasfaserverstärkte Polyamid-Recyclinggranulat erreichte 88 % des Virgin-Wertes. Allerdings werden diese Typen häufig zum Beispiel im Automobilbereich eingesetzt, wo hohe mechanischen Eigenschaften eines Bauteils ausschlaggebend sind. 12 % weniger Festigkeit können hier entscheidend sein. Umso wichtiger war die Frage, was geschieht, wenn man außerdem schäumt. Wie beim PP verlief der zusätzliche Abfall über die MuCell-Reduktionsstufen annähernd linear (Bild 1).

Die Versuche zur Zugfestigkeit führten zu ähnlichen Erkenntnissen wie bei der Biegefestigkeit (Bild 2). PCR-PP startete nach Norm bei etwa 70 % der Neuware und fiel über die Reduktionsstufen linear ab. Dabei zeigte sich, dass geschäumtes Virgin-Material stärker an Biegefestigkeit verliert als die Recyclingware.

Ermittlung der Biegefestigkeit und Schlagzähigkeit

Das untersuchte PA6-Rezyklat verfügte über 11 % weniger Biegefestigkeit als PA6-Neuware, die sich (wie bei der Zugfestigkeit) über die Reduktionsstufen linear, aber weniger ausgeprägt verringerte. Der E-Modul beider Materialtypen war auf einem ähnlichen Niveau und blieb auch beim Schäumen relativ konstant und ohne sich signifikant zu verringern.

Am deutlichsten wirkte sich der Unterschied zwischen Neuware und Recyclingmaterial bei der Charpy-Schlagzähigkeit nach Norm aus – dafür fiel der Faktor „Schäumen“ hier praktisch nicht ins Gewicht (Bild 3). Getestet wurde an nicht gekerbten, aus Zugstäben gesägten Teilen, wobei das gewählte PP-Rezyklat etwa 65 % der Schlagzähigkeit des nicht recycelten Polymers besaß und es geschäumt kaum weniger war. Recycling-PA lag bei 82 % der getesteten Neuware. Die Ursache für den Befund, dass sich das TSG hier kaum auswirkte, ist vermutlich, dass die kompakte Randschicht der Proben auch wegen der fehlenden Kerbung bei der Testung einen größeren Einfluss hatte als vermutet.

Alle drei Analysen (Zugeigenschaften, Biegeeigenschaften, Schlagzähigkeit) ergaben, dass der MuCell-Prozess Post-Consumer-Rezyklate nicht stärker beeinflusst als Neuware. Die ursprüngliche Befürchtung, dass sich beide Faktoren eventuell kumulieren und die mechanischen Eigenschaften dadurch exponentiell schlechter würden, hat sich nicht bestätigt. Was sich ebenfalls nicht auswirkte, war die Beladung der Schmelze mit 50 % mehr Treibgas. Das bedeutet, dass das Prozessfenster diesbezüglich nicht eingeschränkt wird.

Untersuchung der elektrischen Eigenschaften

Wie zuvor erläutert, wurden auch die elektrischen Eigenschaften der Testkörper untersucht – in Form der Kriechstromfestigkeit (CTI) und des Oberflächenwiderstands. Die Kriechstromfestigkeit steht für die Isolationsfähigkeit eines Stoffes und ist dann hoch, wenn hohe Spannungen auftreten, um auf der Oberfläche des Körpers messbare Ströme zu erzeugen. Bei PP blieben beide Werte fast konstant (600 V und ca. 1,2 · 1010 Ω). Ein Unterschied zwischen Neu- oder Recyclingware sowie kompakten und geschäumten Bauteilen konnte nicht nachgewiesen werden.

Beim PA6 ließ sich beim Oberflächenwiderstand kein Unterschied zwischen PCR- und Virgin-Material bzw. kompakt und geschäumt nachweisen. Bei der Kriechstromfestigkeit bei den geschäumten Platten hingegen gab es einen Unterschied. Diese sank sowohl bei PCR als auch Neuware von etwa 500 V (für kompakt) auf 375 V, was vermutlich auf ausgeprägte Schlieren an der Oberfläche zurückzuführen war, die die Messergebnisse beeinflussen.

PIR versus PCR –  spezifische Vor- und Nachteile

Wer Recyclingware nutzt, bevorzugt in aller Regel Rezyklat aus Post-Industrial-Abfall (PIR), also solchen, der zum Beispiel als Angüsse oder NiO-Teile in der Fabrik anfällt und beim Verarbeiter oft ohne Umweg anteilig zugegeben und damit wiederverwertet wird. Dieses Material ist sortenrein und wenig verunreinigt. Meist sind deshalb die benötigten Mengen aber nicht am Markt verfügbar. Höhere Rezyklatanteile und damit bessere CO2 -Bilanzen können sich also nur aus dem Post-Consumer-Bereich ergeben.

Im Gelben Sack sammelt sich eine Vielzahl verschiedener Kunststoffe einschließlich Lebensmittel- oder Farbresten, Etiketten – und Gerüchen. Trotz aufwendiger Aufbereitung verbleiben manchmal kleinste Fremdstoffpartikel in der Rezyklatschmelze – im Falle des MuCell-Verfahrens können die sogar hilfreich sein. Bisweilen werden beim TSG eigens Füllstoffe als Keimbildner eingesetzt, um eine feinere Schaumstruktur zu erreichen. Die Arbeitshypothese lautete deshalb, dass die Verteilung der Gasbläschen bei den Rezyklaten von PP und PA6 gleichmäßiger und feinporiger sein würde. In der Tat sieht man diesen Effekt subjektiv bei vergrößerten Schnittbildern deutlich.

Die physikalischen Eigenschaften von Kunststoffbauteilen bilden die technische Basis einer Entscheidung für oder gegen Rezyklate – aber der CO2 -Fußabdruck und der Preis sind das Zünglein an der Waage. Um zu definieren, wie viel Kohlendioxid sich durch den Einsatz der Rezyklattypen einsparen lässt, greift KraussMaffei auf die Herstellerangaben zurück, die sich auf Produktion, Compoundierung und Aufbereitung beziehen. Außer Acht bleiben die Aufwendungen für Logistik, die unabhängig vom Granulattyp nahezu gleich sein sollten. Demnach liegt PP bei 2,1 kg CO2 -Äq/kg (also pro kg produziertem Werkstoff), das verglichene PCR-PP aber nur bei 1,2 kg CO2 -Äq/kg. Bei PA6 ist das Verhältnis ähnlich: 5,1 zu 3,85 kg CO2 -Äq/kg laut Hersteller. Von der Größenordnung her kaum ins Gewicht fallen die Unterschiede beim Spritzgießen.

Die Frage bleibt:  Wann lohnt der Umstieg?

Aufbauend auf diesen CO2 -Vorteilen von Rezyklat, erschließt die Kombination mit dem TSG weitere Einsparmöglichkeiten. Durch das Schäumen sinkt das Bauteilgewicht, oft verringert sich zudem der Schließkraftbedarf, sodass weniger Energie verbraucht wird. Besonders gut gelingt dies in Verbindung mit einer schäumgerechten Bauteiloptimierung (Bild 4), die vor allem bei PCR das Potenzial einer höheren Festigkeit durch lokale Wanddickenanpassung nutzt. Dabei werden nur die Artikelbereiche gestärkt, bei denen mechanische Festigkeit geboten ist, und alle anderen so weit wie möglich im Volumen reduziert. Auf diese Weise lässt sich das maximale Einsparungspotenzial erreichen. Beim Kompaktspritzgießen hingegen müssen oft Fließwege unnötig dick ausgeführt sein, nur um das Bauteil überhaupt fertigen zu können.

Der Preis für Kunststoffe ist immer volatil, was die Recyclingbemühungen seit vielen Jahren insgesamt erschwert. Wenn – wie zum Zeitpunkt der Untersuchung – rezykliertes PP teurer ist als PP-Neuware, ergibt sich kein wirtschaftlicher Anreiz zur Umstellung. Bei PA6-Rezyklat lohnte es sich zumindest ein bisschen: Es war rund 11 % preisgünstiger.

Wie lautet nun das Fazit für die Kombination aus MuCell-Verfahren und Post-Consumer-Rezyklat? Wie immer: Die Anwendung entscheidet. Durch die meist schlechteren mechanischen Eigenschaften der PCR bilden die kundenseitigen Festigkeitsvorgaben das wichtigste Kriterium für das jeweilige Projekt. Anhand der von KraussMaffei durchgeführten Untersuchungen lässt sich nun genau vergleichen, wie sich Neu- und Recyclingware über die Gewichtsreduktionsstufen verhalten.

Es gilt dann eine Balance zu finden, indem man alle relevanten Faktoren abwägt. So kann man beispielsweise entscheiden, geschäumte Recompounds zu nutzen, aber die Dimensionen des Bauteils schäumgerecht zu verändern, um höhere Festigkeitswerte zu erzielen. Oder man schäumt Neuware und verwendet Rezyklate nur für Kompaktbauteile. Durch diese Analysen kann KraussMaffei Interessenten kompetent beraten, welcher Weg am sinnvollsten wäre.

Insgesamt ergeben sich also durchaus Möglichkeiten, Rezyklate gezielt und sinnvoll beim physikalischen Schaumspritzgießen einzusetzen, um den CO2-Abdruck von Bauteilen doppelt zu senken.

KraussMaffei Technologies GmbH 

https://www.kraussmaffei.com

Hochschule Schmalkalden  

Ausgabenartikel KU09-23

Doppelter Nutzen: Bauteilgewicht verringern und Rezyklat verarbeiten mit dem MuCell-Verfahren.

Bild 1. Zugfestigkeiten für PP-GF und PA6-GF, jeweils Neuware und Rezyklat im Vergleich. Die Werte aller Untersuchungen sind prozentual (Neuware kompakt = 100 %) dargestellt.

Bild 2. Biegefestigkeiten für PP-GF und PA6-GF, jeweils Neuware und Rezyklat im Vergleich. Die Werte aller Untersuchungen sind prozentual (Neuware kompakt = 100 %) dargestellt.

Bild 3. Schlagzähigkeit für PP-GF und PA6-GF, jeweils Neuware und Rezyklat im Vergleich. Die Werte aller Untersuchungen sind prozentual (Neuware kompakt = 100 %) dargestellt.

Bild 4. Schäumgerechte Bauteiloptimierung durch konstruktive lokale Wanddickenanpassung.

Hauptartikel

Thermoplastisches Schaumspritzgießen mit Post-Consumer-Rezyklat kombiniert

Fabian Schneider hat seine Masterarbeit über das in diesem Artikel dargestellte Thema an der Hochschule Schmalkalden angefertigt. Norbert Heyer arbeitet im Process Engineering bei der KraussMaffei Technologies GmbH, Parsdorf; <a href="mailto:norbert.heyer@kraussmaffei.com">norbert.heyer@kraussmaffei.com</a> Felix Weitmeier ist Leiter Process Engineering bei KraussMaffei; <a href="mailto:felix.weitmeier@kraussmaffei.com">felix.weitmeier@kraussmaffei.com</a> Andreas Handschke ist Product & Technology Manager Multinject and Foaming (CellForm) bei KraussMaffei; <a href="mailto:andreas.handschke@kraussmaffei.com">andreas.handschke@kraussmaffei.com</a> Prof. Dr.-Ing. Thomas Seul ist Professor für Fertigungstechnik und Werkzeugkonstruktion an der Fakultät Maschinenbau der Hochschule Schmalkalden. Darüber hinaus ist er Präsident des VDWF Verband Deutscher Werkzeug- und Formenbauer e. V.; <a href="mailto:t.seul@hs-sm.de">t.seul@hs-sm.de</a>

Passend zur Thematik präsentiert KraussMaffei auf der diesjährigen Fakuma eine MuCell-Anwendung. Die vollelektrische Spritzgießmaschine PX 321 verfügt hier über die neue Schnecke HPS-Physical Foaming für MuCell-Anwendungen.

Die neue MuCell-Schnecke ist universell einsetzbar und sorgt für eine 30 % höhere Plastifizierleistung (siehe auch Kunststoffe 6/2023, S. 58–61).

<a href="https://www.kunststoffe.de/a/fachartikel/30-prozent-hoehere-plastifizierleistung-4774312" target="_blank">www.kunststoffe.de/a/fachartikel-4774312</a>