Klassische Beschichtungstechniken wie das Sprühlackieren stoßen in der Fertigung funktional hochintegrierter und edel dekorierter Kunststoffteile an ihre Grenzen. Im Gegensatz dazu ist die Prozesskette des Direct-Coating-Verfahrens inzwischen optimiert worden.

Mit dem DC-Verfahren lassen sich edel aussehende Bauteile mit integrierten Sensoren und Lichtelementen einfacher und schneller herstellen

Direct Coating mit Polyurethan-Beschichtungen eröffnet Design- und Funktionsoptionen

Automotive

Elektronik

Kunststoff Werkstoffe

Oberflächentechnik

Polyurethan

Kunststoff

Bauwesen

Baustoffe

Polycarbonat

Thermoplaste

Hohe Produktivität für smarte Bauteile

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.

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

PPA-Compounds für elektrische Bauteile

Polybutylenterephthalat

Polyamide

Einsatzbereit trotz hoher Temperaturen

Zentrales Thema in allen Polyurethan-Anwendungen ist die Umstellung der bisherigen Linearökonomie auf eine Kreislaufwirtschaft und der Einsatz von nachhaltigen Rohstoffen für die Herstellung dieses Kunststoffs. Dafür setzen die Hersteller unter anderem auf biobasierte Rohstoffe, chemisches Recycling und verwenden CO2 als Synthesebaustein. Digitalisierung, Elektromobilität, autonomes Fahren und die Baubranche treiben außerdem die PUR-Entwicklung voran.

Dämmplatten und Metall-Verbundelemente sind die Haupteinsatzgebiete von PUR in der Baubranche. Da Gebäude für 40 % des weltweiten Energieverbrauchs verantwortlich sind, können durch effizientere Materialien große Einsparungen erzielt werden, etwa durch verbesserte Dämmstoffe

Polyurethan (PUR): Effizienzsteigerungen im Ressourcenverbrauch und in der Produktion

Bauchemie

Polyurethan-Schaumstoffe (PUR)

Halbzeuge und Zwischenprodukte

Kunststoff-Halbzeuge

Baubetrieb / Bauwirtschaft

Windkraft

Energieerzeugung

Erneuerbare Energie

Kunststoff-Recycling

Kunststoffverarbeitung: Verfahren

Kunststoff-Aufbereitung

Nachhaltiges Wachstum

Das chemische Recycling galt lange als unfertige Ergänzung zu etablierten werkstofflichen Verfahren. Mittlerweile befinden sich allerdings einige Technologien auf dem Sprung in den großindustriellen Einsatz: ein Überblick über die verschiedenen Verfahren und Anbieter.

Überblick über die verschiedenen Verfahren und Anbieter

Recycling

Umweltmanagement

Polypropylen

Was tut sich beim chemischen Recycling?

Das Treibhausgas CO2 kann mithilfe neuer Technologien und zusammen mit weiteren chemischen Derivaten zu Kunststoff-Vorprodukten umgewandelt werden. Covestro entwickelt auf dieser Rohstoffbasis nachhaltige Dämmstoffe für den Bausektor.

Mithilfe der CO2 -Technologie stellt Covestro bereits das CO2 -basierte Vorprodukt Cardyon her, das zur Herstellung von Matratzen, Sportböden, Textilfasern und Komponenten für den Fahrzeuginnenraum genutzt wird.

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Dämmstoffe

Schaumstoffe und Vorprodukte

Dämmplatten für Gebäude binden Treibhausgase CO2

Für additive Fertigungsverfahren bestehen noch Einschränkungen durch das Angebot an druckbaren Materialsystemen. Für die Weiterentwicklung ist u. a. ein umfassenderes Prozessverständnis unabdingbar. Systematische Untersuchungen sowie numerische Simulationen für das Fused Layer Modeling veranschaulichen die Vorgänge beim Aufschmelzen von Filamenten. Die Ergebnisse unterstützen bei der Auslegung des Prozesses und erleichtern die Beurteilung, wie gut sich neue Materialien additiv verarbeiten lassen.

Blick in den Bauraum eines FLM-Druckers: Mithilfe von Strömungssimulationen soll der 3D-Druckprozess besser verstanden und vorhergesagt werden 

Schnell optimale Prozessparameter für 3D-Druck-Werkstoffe ermitteln

Simulation

Software

Additive Fertigung

Fused Deposition Modeling Kunststoff, Glas, Karbon, Metall

Verfahren für die additive Fertigung

Freiraumverfahren

Mit Simulation zu neuen Materialien

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.

Als temperaturbeständiger und flammwidriger Werkstoff mit hohen mechanischen Kennwerten eröffnet PA 66 neue Applikationsmöglichkeiten für das Lasersintern, wie beispielsweise die Anwendung als Sensorhalterung 

Lasersintern mit PA 66 und PBT

Technische Kunststoffe

Selektives Lasersintern von Kunststoff, Metall, Keramik

Pulverbettverfahren

Vom Spritzgießen in den 3D-Druck

Viele Branchen treibt die Suche nach Materialien für gestiegene Leistungsanforderungen und verbesserte Kosteneffizienz an. Gleichzeitig rücken gesellschaftliche und ökologische Trends in den Vordergrund. Dazu zählen die Reduzierung der CO2-Emissionen und die Unterstützung einer alternden Bevölkerung. Wegen seiner Eigenschaften kommt dafür immer öfter der Hochleistungskunststoff Polyetheretherketon zum Einsatz.

In kryogenen Anwendungen kann PEEK Fluorpolymere ersetzen. Advanced Engineering Valves nutzt ein PEEK von Victrex etwa für Dichtungen in Kugelventilen, die bei der Verflüssigung von Erdgas verwendet werden  © Advanced Engineering Valves

Polyetheretherketon (PEEK): Leistungssteigender Ersatz für Metalle und andere Polymere

Elektronik-Fertigung

Polyetherketon

Mikroelektronik

Medizintechnik

Hochleistungskunststoffe

Medizinprodukte

Effizient auch in rauen Umgebungen

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.

Motorradtank aus Durethan BC550Z 900116 DUSXBL: Das unverstärkte und schlagzäh modifizierte PA 6 wird zu zwei Halbschalen spritzgegossen, die durch Heizelementschweißen zum Tank gefügt werden

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

Hybridtechnik

Spritzgießen

Compound

Vibrationsschweißen

Verbindungstechnik Verfahren

Thermisches Fügeverfahren

Hybridwerkstoffe

Andere Werkstoffe

Laserschweißen

Laserauftragsschweißen

Laserbearbeitungen

Lasertechnik

Kunststofffasern

Verstärkungsstoffe

Verbesserungen bei Materialien und  der Verarbeitung

Der Stellenwert von Elektronik nimmt immer weiter zu. Begleitet wird sie dabei meistens von Kunststoffen. Durch höhere Ströme und die zunehmende Miniaturisierung ergeben sich allerdings auch neue Problemstellungen. Wie Kunststoffe helfen können, diese zu lösen, zeigte die Tagung „Kunststoff trifft Elektronik“ des Kunststoff-Zentrum Leipzig (KuZ) Ende Januar 2020. Interessante Erkenntnisse gab es unter anderem beim Flammschutz und der Entwärmung, aber auch Maßnahmen gegen den Fachkräftemangel wurden gezeigt.

Über 100 Teilnehmer kamen zum Debüt der Tagung „Kunststoff trifft Elektronik“

Wie Kunststoffe Elektronikprodukte verbessern und dem Fachkräftemangel beizukommen ist

Elektromotoren

Antriebe

Elektromobilität

Mobilität

Streifinger, Florian

Kunststoffverarbeitung: Maschinen und Komponenten

Zwei Industrien im selben Boot

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

Beispielanwendung Motorabdeckung in der Automobilindustrie

Faserverbundwerkstoffe

Glasfaserverstärkt und halogenfrei flammgeschützt

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

Die carbonfaserverstärkten PPA sind u. a. als Ersatz für Aluminium und Magnesium gedacht 

PPA nun mit Carbonfaserverstärkung

Leichter Ersatz für Metall

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.

Teilbiobasiertes PPA für Elektrofahrzeuge

Duroplaste kommen vermehrt für Gehäuse von Elektronikbauteilen zum Einsatz und bieten dafür gute Eigenschaften. Besonders interessant ist die Direktumspritzung der Komponenten. Dabei muss allerdings der Spagat zwischen Verarbeitbarkeit, Wärmeleitfähigkeit und Reproduzierbarkeit gemeistert werden, um ein erfolgreiches Produkt zu realisieren.

Bei der Direktverpackung wird das elektronische Bauteil oder die Komponente direkt mit der Formmasse umspritzt

Fokusrahmen 1-1

Fokusrahmen 16-9

Fokusrahmen 4-3

Duroplastspritzgießen von Gehäusen für Elektronikbauteile

Duroplastische Werkstoffe

Duroplaste

Duroplast-Spritzgießen

Bauteile direkt verpackt

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

Beispiel für eine Dichtung in einem Akkupack, die mit wärmeleitendem Elastomer hergestellt wurde

Batterien

Energiespeicherung

Dichtungen

Maschinenelemente

Mechanische Konstruktionselemente

Wärmemanagement und EMI-Abschirmung

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.

Der Desmopan 7000 genannte Werkstoff zeichnet sich dem Unternehmen zufolge durch eine hohe Transparenz für 5G -Frequenzen aus und verringert dadurch Signalverluste.

Im Vergleich zum bisherigen 4G-Standard ermöglicht 5G eine höhere Netzgeschwindigkeit, eine geringere Latenz und Leistungsaufnahme sowie stabilere Verbindungen. Damit Nutzer diese Vorteile voll ausschöpfen können, müssen Geräte mit Hüllen ausgestattet sein, die die Signale möglichst ungestört passieren lassen. Das gilt etwa für die dünnen Schutzhüllen von Smartphones. Bei diesen erweisen sich laut Covestro die niedrige Dielektrizitätskonstante und der geringe dielektrische Verlust der TPU-Serie als vorteilhaft.

Die Reihe verfügt außerdem über die für TPU-Kunststoffe typischen stoß- und schwingungsdämpfenden Eigenschaften. Die Materialien besitzen ebenfalls eine sehr gute Abriebfestigkeit und eine gute Elastizität im gesamten Härtebereich. Dadurch sind Smartphones auch gut gegen mechanische Einwirkungen geschützt. Die TPU haften auf anderen Kunststoffen wie Polycarbonat (PC) oder Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS).

Hüllen für Smartphones müssen die Geräte nicht nur vor Stößen schützen, sondern auch die Mobilfunksignale ohne Störung passieren lassen