In immer mehr medizinischen und pharmazeutischen Geräten werden herkömmliche Werkstoffe wie Glas oder Metall durch Kunststoffe ersetzt. Angesichts unzähliger am Markt verfügbarer Compounds stehen Verarbeiter oft vor der Qual der Wahl. Ausgewählte Beispiele demonstrieren den Weg von den Anforderungen zum richtigen Werkstoff. 

Aspekte und Hinweise einer guten Polymerauswahl für Medizingeräte 

Compound

Compoundieren

Medizintechnik

Compoundeure

Von Stolperfallen und Fettnäpfchen 

Auf ihrem Technologietag präsentierte die Bada AG mehr als nur das Standardportfolio. Besonders für elektrische und elektronische Komponenten sind immer wieder spezifische Kombinationen von Eigenschaften gefragt. Ein Praxisbeispiel zeigt, warum der mittelständische Compoundeur dafür mehr zu bieten hat als mancher Rohstofferzeuger.  

Mit technischen Compounds reizt Bada die Grenzen der Materialeigenschaften aus 

Klemmen

Elektronische Bauelemente

Polyamide

Flammschutzmittel

Kreative Rezepturen 

Das Einfärben von hochgefüllten technischen Compounds ist schwierig. Besonders in Elektro und Elektronik oder in Hochvoltsteckern für Elektrofahrzeuge sind aber helle Signalfarben gefragt. Genau darauf hat sich die Bada AG spezialisiert.

Ausschnitt aus dem „Farbschatz“. Dabei handelt es sich um die Sammlung der Musterplatten aller bisher eingestellten Farben

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Individuelle Farbrezepturen für Polymere aller Art in technisch anspruchsvollen Anwendungen

Kunststoff Werkstoffe

Thermoplaste

Masterbatches

Additive

Farbstoffe und Pigmente

Additiv-Konzentrate

Dienstleistungen

Handel

Farbstoffe

Kunststoffverarbeitung: Verfahren

Kunststoff-Aufbereitung

Farbe in wichtiger Funktion

Letztes Jahr hat der italienische Compoundeur Sirmax großflächig investiert. Mit Società Europea di Rigenerazione (SER) und Microtec wurden zwei Firmen übernommen und zusätzliche Produktionskapazitäten kamen hinzu. Ein Großteil dieser Investitionen floss in Recyclingtechnologien. Im Juni sollen nun weitere Recyclinganlagen in Italien in Betrieb gehen. Aus diesem Anlass sprach Kunststoffe mit dem Geschäftsführer von Sirmax, Massimo Pavin.

Wieso der Compoundeur Sirmax ins Recycling einsteigt

Streifinger, Florian

Recycling

Umweltmanagement

Biokunststoffe

Polypropylen-Compound

Polypropylen

Kunststoff-Recycling

„Rezyklate zuzukaufen, wäre zu  gefährlich“

Auf der K 2019 kündigte Albis Plastic an, sein Distributions- und Compounding-Geschäft in zwei Unternehmen aufzuteilen. Nun ist der Umbau abgeschlossen. Kunststoffe sprach mit der Geschäftsführung des Unternehmens über die Vorgeschichte sowie den aktuellen Stand beim Umbau und darüber, wie die Coronakrise die Kunststoffindustrie verändern wird.

Hintergründe zum Unternehmensumbau bei Albis Plastic und aktuelle Herausforderungen

Distributionslogistik

Logistik

„Ein Distributor und ein Compoundeur  haben einen ganz anderen Geschäftsalltag“

Nach erfolgter Stabilisierung des Geschäftsbetriebes vom MTI wurde durch den vorläufigen Insolvenzverwalter eine strukturierte Suche nach Investoren eingeleitet.

Dosier- und Mischgeräte

Kunststoffverarbeitung: Maschinen und Komponenten

Mischer

Betriebstechnik für Kunststoffverarbeitung (Peripherie)

MTI Mischtechnik International sucht Investor

Mit Technik von KraussMaffei treibt das Unternehmen die Entwicklung von Hochleistungscompounds weiter voran.

Die neue Compoundieranlage für Materialentwicklung.

Unternehmen

kunststoffe.de

Lehvoss baut Technikum aus

Materialzusammensetzung im Blick: Der Compoundeur Akro-Plastic hat eine Methode zur Quantifizierung des Verzugs bei der additiven Fertigung entwickelt.

3D-gedruckt: Friederike Schwartz und Michael Rieck von Akro-Plastic prüfen die Bauteilqualität eines Bauteils mit flammgeschützten Compunds.

Wie Faserverstärkung helfen kann, erklärt Compoundeur Acro-Plastic 

Faserverstärkung minimiert Verzug großformatiger Bauteile

Additive Fertigung

Faserverbundwerkstoffe

Andere Werkstoffe

Auf dem Boden bleiben

Im letzten Jahr hat die Albis Plastic GmbH, Hamburg, viel investiert, international expandiert und ihre Produktionskapazitäten um rund 60 000 t pro Jahr erweitert. Grund genug, um mit dem neuen Geschäftsführer Philip O. Krahn und dem Vice President Technical Compounds Bernd Sparenberg unter anderem über Schlüsselmärkte, die zu knackende 1-Milliarde-Umsatzmarke sowie die Entwicklung additiv zu verarbeitender Werkstoffe zu reden.  

Wachstum trotz Handelsrestriktionen und regionalisierter Märkte 

Spezialitäten in aller Welt 

In Asien ist er bereits ein großer Marktteilnehmer, in Europa möchte es der Kunststofferzeuger und Compoundeur Asahi Kasei nun werden. Dafür investiert das japanische Unternehmen vor allem in Deutschland. Über die Marktstrategie, den Einfluss der Automobilindustrie sowie hiesige Potenziale für Asien sprach Kunststoffe mit dem Europa-Geschäftsführer Engineering Plastics Taku Ishida und dem technischen Leiter Yasuhisa Ichihashi. 

Interview mit Taku Ishida und Yasuhisa Ichihashi von Asahi Kasei 

Hochleistungskunststoffe

Strategie und Organisation

Spagat nach Übersee 

Ein Produktionsunternehmen für hochspezialisierte Compounds suchte neue Wege im Handling der Rohstoffversorgung und Materialförderung. Mit gängigen Marktlösungen ließen sich Rüst- und Produktionsprozesse jedoch nicht so effizient und gleichzeitig flexibel gestalten wie gefordert. So entschied man sich für die Entwicklung einer maßgeschneiderten Förderanlage. 

Flexibles Materialhandling für Spezialcompounds 

Behälter / Silos

Dosierer

Fördersysteme

Materialfördersystem nach Maß  

Zusätzlich baut der Compoundeur weitere Kompetenzen im Technikum auf, um Kundenwünsche flexibler zu erfüllen und die Nachhaltigkeit der Prozesse zu steigern.

Blick ins Technikum am Stammsitz in Bünde

Sitraplas investiert am Stammsitz

Während der Compounding World Expo 2018 in Essen wird es auch ein Konferenzprogramm mit Fachbeiträgen zu wichtigen und aktuellen Branchenthemen geben.  

Compounding World Expo bietet Besuchern zusätzlichen Service 

Füllstoffe für Kunststoffe

Verbände, Institutionen, Messen

Karriere

Kostenloses Konferenzprogramm angekündigt 

Für die Entwicklung neuer Polymermischungen und fortschrittlicher Compounds werden zunehmend auch digitale Technologien interessant. Über erste Ideen zur "Compoundsimulation", neue Eigenschaften und interessante Anwendungen tauschten sich Kunststoffexperten Mitte Mai in Niederzissen aus. 

Austausch und Neuheiten auf dem 12. Kunststoff-Dia(hr)log der Akro-Plastic 

Faserverarbeitung

Material wird digital 

Die Touch-Bedienung von Endgeräten wurde mit dem Smartphone erlernt, auf das Automobil übertragen und hat sich mittlerweile auch bei Haushaltsgeräten durchgesetzt. Für fugenlose Oberflächen inklusive Bedienelementen und Verschwinde-Effekt bieten spezifische Kunststoffcompounds präzise einstellbare Eigenschaften. 

Spezialcompounds für Lichtreflexion, -streuung und Black-Panel-Effekt 

Haustechnik

Bedienterminals

HMI, Bedienelemente, Displays

Feine Strichführung in hell und dunkel 

Kunststoff-Dia(hr)log über technische Compounds für den Mobilitätswandel

Die Automobilbranche ist in Aufruhr und mit ihr ihre Zulieferer. Auch wenn viele Ziele für das vernetzte, automatisierte und elektrische Fahren bisher noch nicht klar sind, machten sich die Teilnehmer des 13. Kunststoff-Dia(hr)logs der Akro-Plastic bereits Gedanken über die Wege dorthin. Kunststofftechnische Fachthemen wie spezielle Anforderungen an Materialien, neue Fertigungsverfahren bis hin zu Materialprüfungen standen auf dem Programm.

Der technologische Wandel, vor dem die Automobilindustrie steht, ist des einen Freud, des anderen Leid. Da weder der genaue Weg zur „Mobilität der Zukunft“ noch das genaue Ziel aktuell klar sind, ergeben sich für technische Entwicklung jetzt ungeahnte Freiheiten.

Der technologische Wandel, vor dem die Automobilindustrie steht, ist des einen Freud, des anderen Leid. Während die Umsätze letztes Jahr zurückgingen, Fahrverbote und Emissionsgrenzen diskutiert werden und die Konzernobersten um den richtigen Kurs ringen, scheint für Ingenieure ein goldenes Zeitalter angebrochen zu sein. Viele neue Techniken, Verfahren und Materialien werden für autonomes Fahren und Co. gebraucht. Da weder der genaue Weg zur „Mobilität der Zukunft“ noch das genaue Ziel aktuell klar sind, ergeben sich für technische Entwicklung jetzt ungeahnte Freiheiten.

Kunststoffcompounds für technisch anspruchsvolle (Automobil-) Bauteile sind die Kernkompetenz der Akro-Plastic GmbH. Mitte Mai lud der Compoundeur daher Kunden, Partner und Interessierte zum 13. Kunststoff-Dia(hr)log an seinen Hauptsitz nach Niederzissen im Ahrtal ein.

Mit neuen und alten Herausforderungen der Mobilität gab Prof. Johann Tomforde vom Entwicklungsdienstleister Teamobility GmbH, Böblingen, und Mitentwickler des Smart-Fahrzeugs den anregenden Auftaktvortrag. Flexibel, erschwinglich, nachfrageorientiert, komfortabel und individuell müsse die Fortbewegung der Zukunft sein, so Tomforde. Energie- und ressourceneffizient sowie klimafreundlich sollen Städte und urbane Räume wachsen. Die Vielzahl an neuen Themen erfordere laut Tomforde eine grundlegend andere Produktentwicklung. Dabei komme es insbesondere auf transdisziplinäre Kollaborationen zwischen Automobilunternehmen und Anbietern ganz anderer Branchen an. Als Beispiel für ein sehr flexibles und variantenreiches Fahrzeugkonzept hat Teamobility auf der IAA2018 das emissionsarme, leichte Nutzfahrzeug Uccon vorgestellt (Bild 1). Als eine Art rollendes Chassis ermöglicht diese Entwicklung vielfältige Nutzszenarien.

Vielleicht bringen additive Fertigungsverfahren die gewünschte Flexibilität in die Produktion. Die bisherigen Knackpunkte lange Produktionszeit und damit auch hohe Kosten herkömmlicher Verfahren versprach Nicolai Lammert, Leiter Additive Verfahren bei der Yizumi Germany GmbH, Aachen, zu lösen. Mit Space A hat sein Unternehmen den herkömmlichen schneckenbasierten Extrusionsprozess mit einem 6-achsigen Industrieroboter kombiniert (siehe Kunststoffe 11/2018, S. 22). Damit können handelsübliche und auch gefüllte thermoplastische Compounds schichtweise zu dreidimensionalen Bauteilen aufgebaut werden. Dies zeigte Lammert am Beispiel eines Gehäuse-Bauteils aus PA6 CF30. Das 190 g schwere Produkt wird mit 6 g/min in insgesamt 31,6 min gefertigt. In detaillierten Rechnungen wurde deutlich, dass die berechneten Kosten pro Bauteil bei gleichen Voraussetzungen wesentlich niedriger sind als – im Vergleich – beim selektiven Lasersintern.

Gastgeber Akro-Plastic hat sich auf Kunststoffe mit hohen Festigkeiten und Glasfasergehalten, insbesondere bei Polyamiden (PA) spezialisiert. Hier hat besonders der anhaltende Engpass bei PA 66 die Kreativität freigesetzt und zu vielen Alternativen geführt. „Die Hydrolysestabilität von PA 66 ist bisher mit anderen Werkstoffen unerreicht“, erklärt Thilo Stier, Bereichsleiter Vertrieb und Innovation bei Akro. Mit Akromid Lite, einem Blend aus PA 6 oder 66 sowie Polypropylen, sei es aber gelungen, nach 1000 h bei 135 °C in einem Kühlmittel/Wasser-Gemisch eine Biegefestigkeit von über 25 MPa zu erreichen (VW-Norm TL 52682). Durch eine geringere Dichte und niedrigere Kosten sei das Compound außerdem auch in wirtschaftlicher Hinsicht sehr wettbewerbsfähig, so Stier.

Hydrolyse, Oberflächen und Polyester beim neuen Compounds im Fokus

Eine weitere Neuheit von Akro sind oberflächenmodifizierte Polyamid-Typen. Stier stellte diese Entwicklung an einem großvolumigen Batteriegehäuse für einen Traktor vor. Dafür wurde der Kristallisationspunkt des Compounds etwas verzögert, sodass die Schmelze mehr Zeit zur Verfügung hat, um eine gute und spannungsfreie Oberfläche auszubilden. Insbesondere bei hochgefüllten Compounds mit Flammschutzmitteln sowie bei Glasfasern und sehr niedrigen Polymeranteilen ist es Akro gelungen, eine niedrige Viskosität und gute Oberflächenqualität einzustellen. Beispiele dafür sind Bussitze (Bild 2), Pkw-Fahrradträger oder Bürostühle.

2018 ist Akro auch in die Compoundierung von Polyestern eingestiegen (siehe Kunststoffe 7/2017, S. 22). Hier soll insbesondere die Expertise im schonenden Einarbeiten von Fasern zum Tragen kommen, was bei Polybutylenterephthalat (PBT) und Polyetylenterephthalat (PET) schwierig ist. Glasfasergehalte von bis zu 50 % und Carbonfaseranteile von bis 40 % sollen damit möglich sein. Natürlich sind beim Einsatz von Carbonkurzfasern niedrigere Bauteilgewichte bei hohen Festigkeiten zu erreichen. Entscheidend bei den sogenannten „Precite“-Typen ist jedoch, dass die Polyester-Matrix deutlich günstiger als PA ist.

Nur selten gibt es von OEM-Vertretern derart tiefe und interessante Einblicke in aktuelle Entwicklungsthemen wie bei dem Vortrag von Niels Koch, Development Radar/Laser Sensors Automated Driving bei der Audi AG, Ingolstadt. Der Radar-Experte gab den Kunststofflern regelrechte Hausaufgaben und Wünsche hinsichtlich der zu entwickelnden Materialien mit. Sensoren sind für das automatisierte und vielleicht irgendwann autonome Fahren unerlässlich. Sie haben die Aufgabe, aus einem selbstfahrenden Fahrzeug alle umgebende Objekte inklusive deren Geschwindigkeit, Bewegungsrichtung und Abstände um sich herum zu erfassen. Während Kameras sehr gute zweidimensionale Bilder erzeugen können, erfassen Radar-Sensoren sehr schnell und präzise Entfernungen und Abstände (Bild 3). Man braucht sie daher mindestens vorne, hinten, rechts und links am Fahrzeug, teilweise werden sie auch seitlich eingesetzt (insgesamt acht Sensoren).

Der Radar-Sensor gibt eine elektromagnetische Welle von 77 GHz ab, die an den zu detektierenden Gegenständen reflektiert und vom Sensor wieder detektiert werden. Die zahlreichen Messfühler sollen möglichst nahtlos ins Fahrzeug integriert werden, das heißt hinter Kunststoffbauteilen wie Front- und Back-end oder Kühlergrills verschwinden. „Hinter Blech funktioniert der Radar nicht“, beschrieb Koch ein Problem dabei und ergänzt, „deswegen sind hier Kunststoffe ohne viele Zusätze gefragt.“ Insbesondere Carbonfaserverstärkungen, dicke, mehrlagige Lackschichten, Metallisierungen oder hohe Füllstoffanteile stören oder verhindern das Durchdringen der Radarwellen. Genau das charakterisiert bisher oft aber die einschlägigen Exterieurbauteile. „Ich appelliere hier an die Kreativität der Werkstoffentwickler“, so Koch. Bisher seien Kunststoffe noch in keinerlei Weise für Radarwellen qualifizierbar. Deswegen machen Koch und sein Team nicht nur Anwendungsentwicklung, sondern befassen sich auch grundlegend mit neuen Prüfmethoden. Für Kunststoffe werden neue Eigenschaften wie dielektrisches Verhalten oder Permeabilität gefragt sein. Mit rund 35 W strahlt der Sensor auch Wärme ab. Sie muss entweder abgeleitet werden oder der Sensor gekühlt werden, um die einwandfreie Funktion zu gewährleisten.

Für allgemeine Heiterkeit unter den Teilnehmern sorgten hingegen ganz alltägliche Probleme wie die Verschmutzung von Fahrzeugen oder winterliche Vereisung. Denn dadurch werden die Sensoren definitiv gestört. Auch dafür sind noch keine guten Lösungen in Sicht, „außer die Fahrzeuge werden stets gründlich gereinigt“, so Koch. Der Appell an neue Werkstoffeigenschaften bzw. Bauteilkonzepte hinsichtlich Sensortransmission kam bei vielen Teilnehmern an. So groß die Unsicherheiten durch automatisiertes, vernetztes und elektrisches Fahren auch sind – eines ist sicher: Für Ingenieure sind es goldene (Entwicklungs-) Zeiten.

Audi AG  

https://www.audi.de

Akro-Plastic GmbH  

https://www.akro-plastic.com

Yizumi Germany GmbH  

https://www.yizumi-germany.de

Ausgabe-2019-07

Bild 2. Bei hochgefüllten Compounds ist es Akro gelungen, niedrige Viskosität und gute Oberflächenqualität einzustellen. Diese Compoundtypen sind unter anderem in Bussitzen gefragt

Bild 1. Das Nutzfahrzeugkonzept Uccon wurde auf der IAA 2018 vorgestellt. Ein interdisziplinäres Team hat die variable Fahrzeug-Plattform entwickelt

Bild 3. Das Sensorfeld der Umfeldüberwachung des Audi A7 Sportback. Während Kameras ein sehr gutes 2D-Bild der Umgebung liefern,  sind Radar-Sensoren für die dritte Dimension, die Entfernung, zuständig