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DER KONSTRUKTEUR 10/2016

DER KONSTRUKTEUR 10/2016

WERKSTOFFTECHNIK

WERKSTOFFTECHNIK Einsatzgrenzen erweitern Polyamid 6 und 66 als Konstruktionswerkstoffe mit großem Potenzial U. Dajek, T. Linder, L. Schröer und S. Theiler Polyamid 6 und 66 erobern immer wieder neue Anwendungen, die eine Domäne anderer Materialien sind. Basis dafür sind Materialinnovationen und/oder neue, verbesserte Konstruktionsmethoden – teils in Kombination mit anderen Werkstoffen. Davon profitieren der Leichtbau, aber auch die Motortechnik, der Elektro-/Elektronikbereich und die LED-Lichttechnik. Polyamid 6 und 66 sind als Konstruktionswerkstoffe vor allem im Automobilbau und in der Elektro-/Elektronik-Branche etabliert. Sie stehen in Konkurrenz mit Metallen, Duroplasten, Elastomeren, Standard- und Spezialthermoplasten sowie Werkstoffen, die elektrisch und/oder thermisch isolierend sein müssen – wie z. B. Keramiken. Ulrich Dajek, Thomas Linder, Lukas Schröer und Stefan Theiler, LANXESS Deutschland GmbH, Köln Polyamid 6 und Polyamid 66 weisen im Vergleich zu diesen Materialien ein völlig unterschiedliches Eigenschaftsprofil auf. So sind sie bei weitem nicht so steif und fest wie Stahl oder wärmeleitfähig wie Aluminium. Dennoch gelingt es ihnen insbesondere in Form gefüllter oder verstärkter Compounds, in typische Anwendungsbereiche der Wettbewerbsmaterialien vorzudringen. Oft kommt es zu diesen Substitutionen, wenn die spezifischen Stärken der Konkurrenzmaterialien nicht in vollem Umfang benötigt werden. Der grundsätzliche Anreiz, dann auf Polyamid 6 oder 66 zu setzen, besteht in deren guten mechanischen und thermischen Eigenschaften, ihrer geringen Dichte, die sich besonders im Leichtbau auszahlt, sowie im Kostenvorteil und der großen Designfreiheit bei der Herstellung von Bauteilen im Spritzgussprozess. Metallersatz im Strukturleichtbau Dank leichtfließender Basisharze lassen sich Polyamid 6 und 66 mit hohen Glasfasergehalten verstärken. Das Resultat sind sehr feste und steife Compounds mit guter Schmelzefließfähigkeit. So erreichen mit 60 % Glasfasern verstärkte Polyamid 6- und Polyamid 66-Varianten aus dem Sortiment Durethan von Lanxess Zugmodule von über 13 000 MPa (konditioniert). Die Steifigkeiten und Festigkeiten reichen aus, um etwa komplette Frontends zu fertigen, die spürbar leichter sind als ihre Pendants aus Metall. Noch mehr Leichtbaupotenzial eröffnen mit Kohlenstoffkurzfasern (CF) verstärkte Polyamid 6-Typen. So hat ein entsprechendes Compound Durethan (30 % CF) eine Dichte von nur 1,26 g/cm 3 . Seine „gewichts- 64 Der Konstrukteur 10/2016

ANZEIGE Strahlenvernetzung macht aus Kunststoffen High-Performance Materialien Erfolgreiche Substitution von Metallen dank Kunststoffveredelung Besuchen Sie uns in Halle 8a an Stand D47 I n anspruchsvollen Anwendungen, wie z. B. im Motorraum oder Abgasstrang, gelangen viele technische Kunststoffe aufgrund von hohen Temperaturen und hohen mechanischen Anforderungen schnell an ihre Grenzen. Gleichzeitig setzt sich im Automobilbereich der Leichtbau-Trend weiter fort, Metalle durch Kunststoffe zu ersetzen, um Kosten und Gewicht einzusparen. Auf die Bauteile wirken starke Kräfte ein und die Anforderungen an Material und Design sind enorm: hohe Hitze, extreme Temperaturschwankungen, Kontakt mit Chemikalien und Abrieb durch mechanische Beanspruchung. Zwar gibt es zahlreiche neue Materialien für diese schwierigen Einsatzbereiche, allerdings ist die Verarbeitung der innovativen Hochleistungskunststoffe sehr anspruchsvoll und erfordert von den Herstellern häufig kostenintensive Anpassungen an Anlagen und Prozesse. Hier bietet BGS Beta-Gamma-Service GmbH eine wirtschaftliche Alternative und optimale Lösung: Das Verfahren der Strahlenvernetzung für die schnelle und zuverlässige Verbesserung der Eigenschaften von Bauteilen, Kabeln, Schläuchen und sonstigen Komponenten aus Kunststoff. Strahlenvernetzung: Aus Masse wird Klasse Bei der Materialveredelung von Kunststoffen durch das Verfahren der Strahlenvernetzung mit Beta- und Gammastrahlen werden chemische Reaktionen in den Kunststoffen ausgelöst, wodurch sich die Moleküle neu verbinden und vernetzen. So werden preiswerten Massenkunststoffen und technischen Kunststoffen die mechanischen, thermischen und chemischen Eigenschaften von Hochleistungskunststoffen verliehen. Dieses „Upgrading“ ermöglicht den Einsatz unter Bedingungen, denen diese Kunststoffe ansonsten nicht standhalten. So können zum Beispiel die Wärmeformbeständigkeit, Kerbschlagzähigkeit oder mechanische Belastbarkeit der Kunststoffe erhöht und die Kriechneigung verringert werden. Dadurch können Hersteller mit den ihnen bekannten Materialien arbeiten, ohne dass Werkzeuge, Maschinen oder Produktionsabläufe kostspielig verändert werden müssen. Potentiale nutzen Viele Bereiche, in denen Kunststoffe an ihre Einsatzgrenzen stoßen, können vergleichsweise kostengünstig von der Strahlenvernetzung profitieren. Durch die bedarfsgenau abgestimmte Anwendung von Beta- und Gammastrahlen trägt BGS dazu bei, die Werkstoffeigenschaften von Kunststoffen zu optimieren und neue Anwendungsbereiche für etablierte Rohstoffe zu eröffnen. „Die Möglichkeiten der Strahlenvernetzung werden in vielen Branchen noch nicht genutzt“, erklärt Dr. Ostrowicki, BGS- Geschäftsführer. „Als kostengünstige Alternative zu teuren Hochleistungskunststoffen bietet diese Technologie enormes Potential. Ein weiterer Vorteil ist die viel einfachere Verarbeitung strahlenvernetzbarer Werkstoffe im Vergleich zu Hochleistungskunststoffen. Besu- chen Sie unseren Messestand D47 in Halle 8a und informieren Sie sich über den Prozess der Strahlenvernetzung. Wir beraten Sie gerne.“ Transport und Logistik Eine leistungsstarke Logistik ermöglicht bei BGS Just-in-Time-Delivery und die Behandlung großer Stückzahlen: Die Produkte werden während dieses ausgelagerten Produktionsschrittes in ihrer Verpackung bearbeitet. Die Dienstleistung wird nahtlos kosten- und ressourcenschonend in den Produktionsprozess integriert und erfolgt nach der Formgebung als letzter Verarbeitungsschritt in der Prozesskette auf dem Weg zum Endabnehmer. BGS Beta-Gamma-Service GmbH & Co. KG Fritz-Kotz-Straße 16, D-51674 Wiehl Telefon: +49 (0) 2261 7899-0 E-Mail: info@bgs.eu