Die Umsetzung von Serienanwendungen im Lasersintern wird gegenwärtig noch durch eine unzureichende Materialvielfalt gehemmt. Viele wichtige Konstruktionswerkstoffe aus der traditionellen Kunststoffverarbeitung waren für das Verfahren bisher nur eingeschränkt verfügbar. PA 66 und PBT erweitern das Einsatzgebiet des Lasersinterns erheblich und zeigen in vielen Fällen bessere Eigenschaften als klassische PA-11- und PA-12-Materialien.

Lasersintern mit PA 66 und PBT

Polybutylenterephthalat

Kunststoff Werkstoffe

Thermoplaste

Polyamide

Technische Kunststoffe

Selektives Lasersintern von Kunststoff, Metall, Keramik

Verfahren für die additive Fertigung

Pulverbettverfahren

Kunststoff

Bauwesen

Baustoffe

Additive Fertigung

Vom Spritzgießen in den 3D-Druck

Der US-amerikanische Compoundeur Teknor Apex hat drei halogenfrei flammgeschützte, glasfaserverstärkte Polyamid-Compounds (PA) mit V-0-Klassifizierung vorgestellt.

Elektronik

Automotive

Faserverbundwerkstoffe

Andere Werkstoffe

Glasfaserverstärkt und halogenfrei flammgeschützt

Der Werkstoffhersteller Solvay bietet ab sofort eine Serie teilweise biobasierter Polyphthalamid-Compounds (PPA) an. Sie firmieren unter dem Namen Amodel Bios und wurden speziell für Elektro- und Elektronikanwendungen in der Elektromobilität entwickelt. Dem Unternehmen zufolge stammt der erneuerbare Rohstoffanteil aus Quellen, die nicht in Konkurrenz zum Anbau von Lebensmitteln stehen. Das Polymer soll außerdem zu 100 % mit erneuerbarer Energie hergestellt werden.

Compound

Elektromobilität

Mobilität

Teilbiobasiertes PPA für Elektrofahrzeuge

Die Covid-19-Pandemie hat auch die Kunststofferzeuger hart getroffen. Doch nicht alle Kunststoffe sind gleichermaßen betroffen. Während die häufig in der Automobilindustrie verwendeten technischen Kunststoffe unter dem Einbruch des Fahrzeugabsatzes leiden, profitieren etwa Polyolefine teilweise von der Krise. Und auch wenn die Pandemie gerade alle anderen Themen in den Hintergrund rückt, schreitet dennoch die Entwicklung etwa bei der Kreislaufwirtschaft, Elektromobilität und Digitalisierung weiterhin voran. Über die gegenwärtige Situation und die zukünftige Entwicklung sprach Kunststoffe mit Vertretern der Kunststofferzeuger.

Expertengespräch zu Trends und Herausforderungen bei Werkstoffen

Verpackungsmaterial

Logistik

Polyethylen

Streifinger, Florian

Kunststoff-Aufbereitung

Kunststoffverarbeitung: Verfahren

Recycling

Umweltmanagement

Polyvinylchlorid

Standardkunststoffe

Polyethylenterephthalat

Kunststoff-Recycling

Kunststoff-Rezyklat

„Wir teilen den Optimismus von  Wirtschaftsminister Altmaier nicht“

Der Ersatz von Metallen durch Kunststoffe ist bei vielen Bauteilen eine interessante Möglichkeit, um Gewicht zu sparen und eine höhere Designfreiheit zu erhalten. Bei verschiedenen Anwendungen spielt dabei auch die Wärmeleitfähigkeit der Polymere eine wichtige Rolle. Um diese zu steigern, kommen verschiedene Additive in Frage. Welche dafür besonders geeignet sind, hat Domo Engineered Materials bei der Entwicklung zweier Polyamid-Familien untersucht.

Welche Füllstoffe sich am besten für wärmeleitfähige Kunststoffe eignen und wie sich damit Metall ersetzen lässt

Additive

Wärmetransport mit Kunststoff  statt mit Metall

Die elektrische Architektur in Elektrofahrzeugen ist wesentlich anspruchsvoller als in konventionell angetriebenen Automobilen. Insbesondere bei der Isolierung von Hochvolt-Komponenten (HV) steigen die Anforderungen an die verwendeten Materialien. Mit speziell für Elektrofahrzeuge maßgeschneiderten Werkstoffen können Herausforderungen in der HV-Technologie im Automobil verwirklicht werden.

Polyamid-Spezialitäten für die Elektromobilität

Hochspannung im Auto

Lanxess überführt seinen Geschäftsbereich High Performance Materials in eine eigenständige rechtliche Gesellschaftsstruktur.

Kunststoff-Erzeugung

Herstellung von Gummi und Kunststoffwaren

Kunststoffverarbeitung

Lanxess-Geschäftsbereich wird rechtlich eigenständig

Der Fortschritt bei Fügetechnologien wie dem Laserdurchstrahlschweißen, die steigende Nachfrage nach wärmeleitenden Kunststoffen, der Leichtbau und die Elektromobilität gehören in der Material- und Anwendungsentwicklung mit Polyamid zu den großen Trends. Auch bei bei diesem Polymer wächst der Bedarf an nachhaltigeren Werkstoffen. Geschlossene Stoffkreisläufe werden deshalb künftig in der Herstellung von PA 6 und PA 66 eine immer wichtigere Rolle spielen.

Polyamid (PA): Produktverbesserungen und Ersatz von PA 66 durch PA-6-Compounds

Hybridtechnik

Spritzgießen

Vibrationsschweißen

Verbindungstechnik Verfahren

Thermisches Fügeverfahren

Hybridwerkstoffe

Laserschweißen

Laserauftragsschweißen

Oberflächentechnik

Laserbearbeitungen

Lasertechnik

Kunststofffasern

Verstärkungsstoffe

Verbesserungen bei Materialien und  der Verarbeitung

Für Leichtbauanwendungen etwa im Automobilbau hat BASF carbonfaserverstärkte Polyphthalamid-Typen (PPA) mit Füllgraden von 20, 30 und 40 % entwickelt.

PPA nun mit Carbonfaserverstärkung

Leichter Ersatz für Metall

Der Mobilfunk-Standard 5G verbreitet sich zunehmend. Dadurch steigt auch die Nachfrage nach für 5G-Signale durchlässigen Materialien. Der Kunststoffhersteller Covestro hat ein entsprechendes thermoplastisches Polyurethan (TPU) vorgestellt.

Klarer Empfang für 5G-Geräte

Polyurethan

Smartphone-Hüllen aus TPU

Panacol-Elosol hat eine Reihe von Epoxidharzklebstoffen vorgestellt, die bereits ab Temperaturen von 60 °C aushärten.

Harze, Epoxid

Duroplaste

Klebstoffe

Chemisches Fügeverfahren

Gute Haftung für Elektronikbauteile

Dätwyler hat für die Komponenten von Elektrofahrzeugen elektrisch und thermisch leitfähige und elektromagnetische Interferenzen (EMI) abschirmende Materialien entwickelt.

Batterien

Energiespeicherung

Dichtungen

Maschinenelemente

Mechanische Konstruktionselemente

Wärmemanagement und EMI-Abschirmung

Elektrische Geräte und elektronische Bauteile müssen häufig strenge Anforderungen an den Flammschutz erfüllen. Dabei dürfen im Brandfall keine für Menschen giftigen Gase austreten und auch an der Bausubstanz sollten durch die verwendeten Additive keine Folgeschäden entstehen. Für Leistungsschutzschalter hat der Compoundeur Sax Polymers ein entsprechendes Compound entwickelt, das ohne den Einsatz von Halogenen und rotem Phosphor auskommt.

Flammschutz halogenfrei und ohne roten Phosphor

Flammschutzmittel

Giftige und korrosive Gase vermeiden

Mit umfangreichen und spezifischen Modifikationen der Eigenschaften können Kunststoffe klassischen Metallbauteilen immer mehr Anwendungen abluchsen.

Zwei neue Polyamid-Typen sollen technische Bauteile wirtschaftlicher machen

Fortschrittlicher Metallersatz

Die Optik spielt bei Kunststoffbauteilen eine immer größere Rolle. Entscheidend für ein ansprechendes Aussehen sind glänzende und gleichmäßige Oberflächen. Diese Anforderungen lassen sich bei glasfaserverstärkten Polyamiden bisher meist nur mit einer zusätzlichen Lackierung erreichen. Eine Alternative bietet ein speziell für die Gestaltung von Oberflächen entwickeltes Polyamid.

Aliphatisches Hochleistungspolyamid für Oberflächen

Glänzende Bauteile ohne Lackierung

Bei elektrischen Bauteilen können schnell hohe Temperaturen entstehen. Für diese sind übliche selbstverlöschende Compounds oft nicht die beste Lösung. Stattdessen sollten speziell für diesen Anwendungsfall entwickelte Materialtypen verwendet werden.

Viele Komponenten in Stromverteilungssystemen bestehen aus Compounds, die auf robusten und vielseitigen Polymeren basieren. Sehr häufig kommt dafür beispielsweise Polyamid 66 (PA 66) zum Einsatz. Selbstverlöschende Materialien auf Basis von PA weisen im Allgemeinen sehr gute flammhemmende, thermische, chemische und mechanische Eigenschaften auf. Allerdings kann die Intensität des zirkulierenden Stroms in Kombination mit den hohen Temperaturen, die durch Metallkontakte infolge der Joule-Erwärmung erzeugt werden, ernsthafte Probleme für Standard-PA-66-Komponenten oder solchen aus Polybutylenterephthalat (PBT) verursachen.

Das italienische Unternehmen Scame Parre, ein Hersteller von elektrischen Bauteilen für Niederspannungssysteme, bietet Kontakthalter an, die speziell für Hochleistungsstecker und Hochleistungssteckdosen mit 125 A entwickelt wurden. Sie werden beispielsweise in Industrieanlagen, auf Baustellen und in Bergwerken verwendet. Während des Dauerbetriebs erreichen die Temperaturen in diesen Verbindungselementen teilweise 180 bis 190 °C. Diese Temperaturwerte sind so hoch, dass sie Probleme für technische Polymere wie PA und Polyester verursachen können. Ein Zurückgreifen auf Materialien, die speziell für hohe Temperaturen entwickelt wurden wie Keramik oder Duroplaste, wollten die Ingenieure bei Scame vermeiden. Diese Werkstoffe sind nicht nur teuer, sondern auch schwer zu verarbeiten.

Die Entwickler des Unternehmens entschieden sich deshalb für das Material Laramid G/30-V0HF1 des italienischen Kunststofferzeugers Lati Industria Termoplastici. Das Compound auf Basis eines aromatischen PA (PPA) ermöglicht eine kontinuierliche Verwendung bei Temperaturen, die weit über den von PA 66 erreichbaren Temperaturen liegen. Das Compound ist mit 30 % Glasfasern verstärkt, um die Steifigkeit, Festigkeit und Elastizität zu erreichen, die für eine sichere Verwendung unter schwierigen Bedingungen, einschließlich Stürzen und heftigen Stöße, unerlässlich sind.

Selbstverständlich muss der Kontakthalter auch selbstverlöschend sein und ebenfalls dem Kontakt mit Metallteilen standhalten, die durch elektrischen Strom erhitzt sind. Das ist mit Laramid möglich, weil das Material über eine UL94-V0-Bewertung für 0,75 mm Winddicke und einen Glühdraht-Entflammbarkeitsindex (GWFI) von 960 °C für Wanddicken von 1 mm bis 2 mm verfügt. Beides wird durch ein Flammschutzsystem erreicht, das weder auf Halogenen noch rotem Phosphor beruht.

Obwohl es auf einer komplexen Rezeptur basiert, die selbstverlöschende Additive und Glasfasern enthält, kann Laramid herkömmlich verarbeitet werden. Darüber hinaus ist das Ergebnis ästhetisch sehr ansprechend. Das Material ist außerdem für den Einsatz im Bahnsektor gemäß der europäischen Norm EN 45545 vollständig zertifiziert und weist die höchste Bewertung in den Anforderungssätzen R22 und R23 der Norm auf.

LATI Industria Termoplastici Spa  

https://www.lati.com

Ausgabenartikel KU9-21

Das PPA Laramid eignet sich für die Herstellung von Komponenten für elektrische Bauteile wie Kontakthalter, die hohen Temperaturen ausgesetzt sind

KU 9-21_Lati - Hauptartikel

Wie sich Schäden an Bauteilen und Produkten aus Kunststoff erkennen, analysieren und bewerten lassen, zeigt die VDI-Tagung Schadensanalyse in diesem Jahr. Einen weiteren Schwerpunkt bilden Schäden durch Wasserstoff. Aktuelle Erfahrungsberichte von Industrieunternehmen und unabhängigen Sachverständigen sind das Herzstück der Tagung.

VDI-Jahrestagung Schadensanalyse

Werkstofftechnische Prüfungen

Messtechnik

Werkstoffprüfung

Schäden an Kunststoffprodukten erkennen

ausgabe 11/2021

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