Januar 2014



Kunststofflösungen: Die Auswahl der richtigen Werkstoffe für Ihre Teile

Es gibt mehr als 85.000 kommerzielle Möglichkeiten für Kunststoffe, die in Werkstoffdatenbanken aufgeführt sind. Darunter gibt es 45 Polymerfamilien, die grob in zwei Kategorien unterteilt werden können: Duroplaste und Thermoplaste. Wir konzentrieren uns in erster Linie auf letztere Kategorie und bieten über unseren Protomold Spritzgussdienst hunderte technische Thermoplaste an (siehe Abbildung 1). Zusätzlich zu unseren vorrätigen Kunststoffen können wir viele weitere, von unseren Kunden bereitgestellte Kunststoffe bearbeiten.

Abbildung 1: Protomold bietet eine Reihe von Werkstoffen mit unterschiedlichen Graden an Festigkeit, Elastizität, Widerstandsfähigkeit, Schmierfähigkeit und anderen Eigenschaften an.

Abbildung 1: Protomold bietet eine Reihe von Werkstoffen mit unterschiedlichen Graden an Festigkeit, Elastizität, Widerstandsfähigkeit, Schmierfähigkeit und anderen Eigenschaften an.


Es kann manchmal eine schwierige Aufgabe sein, diese umfangreiche Werkstoffliste einzugrenzen. Aus diesem Grund haben wir einen Leitfaden erstellt, in dem die Vorteile und Anwendungsbereiche einiger der gebräuchlichsten Spritzgussmaterialien aufgeführt sind. Durch die Auswahl des richtigen Werkstoffs können Sie Form, Passform und Funktion Ihrer Teile verbessern — ein Vorsatz, den wir alle im neuen Jahr beherzigen können.


ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol)

Vorteile: ABS ist ein robuster, stoßfester Kunststoff, der in vielen unterschiedlichen Branchen weit verbreitet ist. Er weist eine geringe Schwindung und eine hohe Maßhaltigkeit auf und besitzt eine gute Säure- und Basenbeständigkeit. ABS ist eine gute Wahl bei Konsumgütern, wie z.B. Handgeräten. Außerdem ist es relativ günstig.


Anwendungsbereiche: sichtbare Teile, Handgeräte, Gehäuse und Formteile für Elektrowerkzeug, Fernbedienungen, Computer, Telefonkomponenten.


Überlegungen: Spritzgussteile aus ABS sind anfällig gegenüber Bindenähte und können in dicken Bereichen Einfallstellen und Lunker aufweisen. Einfallstellen lassen sich durch die Verwendung einer ABS-PC-Mischung verringern. ABS ist auch gut mit PC-Teilen kombinierbar.


PC (Polycarbonat)

Vorteile: PC ist robust und extrem schlagfest, hat eine geringe Schwindung und eine gute Maßhaltigkeit. Dieser durchsichtige Kunststoff ist in unterschiedlichen Transparenzstufen erhältlich. PC besitzt eine gute Hitzebeständigkeit und eignet sich gut für Oberflächen mit hohen kosmetischen Anforderungen.


Anwendungsbereiche: Linsen, Innen- und Außenbeleuchtung, Gehäuse von Mobiltelefonen, elektrische Bauteile, medizinische Geräte, Panzerglas.


Überlegungen: Dicke Bereiche von Teilen können anfällig für Hohlräume, Lufteinschlüsse und Einfallstellen sein; außerdem besitzen PC-Teile eine schlechte Chemikalienbeständigkeit. Eine ABS-PC-Mischung ist eine gute Alternative für undurchsichtige Teile mit diesen Problemstellungen, und Acryl (nachfolgend beschrieben) ist eine weitere Option für Teile mit dicken Geometrien.


PPA (Aliphatische Polyamide)

Vorteile: Es gibt viele PPA-Typen, bzw. Nylone (PA) - (4, 6/6, 6, 6/10, 6/12, 12, etc.), von denen jeder einzelne seine eigenen Vorteile bietet. Nylon-Teile besitzen in der Regel eine hohe Festigkeit und Hitzebeständigkeit, besonders wenn sie verstärkt sind. Darüber hinaus sind sie beständig gegenüber Chemikalien außer starken Säuren und Basen. Einige Typen, wie Nylon 6/6, bieten eine große Härte, Steifigkeit und Abriebbeständigkeit. Nylon 6 ist extrem hart und strapazierfähig bei niedrigen Temperaturen, doch Nylon 6/12 besitzt die bessere Schlagzähigkeit.


Anwendungsbereiche: dünnwandige Merkmale, Kämme, Spulen, Zahnräder und Lager, Schrauben, Konstruktionsteile (mit Glas), Pumpenteile, Motorraumteile, Kameras.


Überlegungen: Nylon kann aufgrund von nichtlinearer Schwindung anfälliger gegenüber Verformungen sein; dies sollten Sie bei der Auswahl eines Nylon-Typs berücksichtigen. Wenn Ihr Teil Feuchtigkeit ausgesetzt sein wird, sollten Sie Nylon möglichst vermeiden, da es ein hygroskopisches Material ist, das Feuchtigkeit bindet und dadurch Probleme mit Größenveränderungen sowie möglicherweise strukturelle Probleme verursachen kann.


POM (Polyoxymethylen)

Vorteile: Gemeinhin Acetal genannt, zeichnet es sich durch eine hohe Zähigkeit, Steifigkeit, Härte und Festigkeit aus. Acetal besitzt eine gute Schmierfähigkeit und Beständigkeit gegenüber Kohlenwasserstoffen und organischen Lösungsmitteln. Es verfügt über eine gute Elastizität und durch seine guten Gleiteigenschaften eignet es sich ideal für Laufflächen und Zahnräder.


Anwendungsbereiche: Zahnräder, Pumpen und Pumpenlaufräder, Gliederbänder, Seifenspender, Lüfter- und Gebläseflügel, Schalter im Automobilbereich, elektrische Schalter, Tasten und Knöpfe.


Überlegungen: Aufgrund der Schrumpfung müssen die Kunden bei der Konstruktion die spezifischen Eigenschaften von Acetal berücksichtigen und eine einheitliche Wandstärke einhalten. Das Lackieren und Beschichten von Acteal-Teilen ist aufgrund ihrer hohen Schmierfähigkeit schwierig. Außerdem ist es schwer, mit Acetal Oberflächen mit hohen kosmetischen Anforderungen zu erreichen. Wird eine begrenzte Anzahl an Prototypenteilen benötigt, lässt sich das Material leicht mit dem Firstcut-Verfahren maschinell bearbeiten.


PMMA (Polymethylmethacrylat)

Vorteile: PMMA, auch bekannt als Acrylglas, besitzt gute optische Eigenschaften sowie einen hohen Glanz und ist kratzfest. Acrylglas besitzt außerdem eine geringe Schwindung und erzeugt weniger Einfallstellen in Geometrien mit dünnen und dicken Abschnitten.


Anwendungsbereiche: Lichtröhren, Linsen, Lichtblenden, Lichtwellenleiter, Schilder.


Überlegungen: Acrylglas kann brüchig und dadurch anfälliger für Spannungsrisse sein. PC ist bei Bedarf eine gute Alternative. Aufgrund der Brüchigkeit müssen bei allen Acrylteilen Formschrägen eingeplant werden, häufig die doppelte Formschräge im Vergleich zu anderen Werkstoffen. Acrylglas besitzt außerdem eine schlechte Chemikalienbeständigkeit.


PP (Polypropylen)

Vorteile: PP ist eine günstige Kunststoffoption mit einer höheren Schlagzähigkeit bei manchen Gütegraden; Propylenhomopolymer kann bei kalten Temperaturen brüchig sein, während Copolymere schlagfester sind. PP ist verschleißfest, flexibel und kann eine sehr hohe Dehnung aufweisen. Außerdem ist es beständig gegenüber Säuren und Basen.


Anwendungsbereiche: Filmscharniere oder aktive Gelenke, Lüfter, Stülpdeckel (z.B. Shampooflaschen-Deckel), medizinische Pipettierröhrchen.


Überlegungen: In dicken Abschnitten der Teilegeometrie können sich Lunker und Lufteinschlüsse bilden. Bei PP-Teilen kann es außerdem zu Schrumpfung und Verformung kommen. Wenn das Teil aktive Gelenke besitzt, die eine höhere Steifigkeit erfordern, ist K-Resin eine gute Alternative.


PBT (Polybutylenterephthalat)

Vorteile: PBT bietet gute elektrische Eigenschaften bei Stromversorgungskomponenten und eignet sich gut für Anwendungen im Automobilbereich. Je nach Glasfaserverstärkung besitzt es eine mittlere bis hohe Festigkeit; unverstärkte Typen sind robust und flexibel. PBT besitzt außerdem eine gute Beständigkeit gegenüber Kraftstoffen, Ölen, Fetten und vielen Lösungsmitteln und nimmt keine Gerüche an.


Anwendungsbereiche: Gleitlager, Zahnräder und Nocken, Kaffeemaschinen und Toaster, Föndüsen, Staubsauger, Griffe und Knöpfe für elektrische Herde.


Überlegungen: Glasfaserverstärkte PBT-Kunststoffe sind anfällig für Verformungen und besitzen eine schlechte Beständigkeit gegenüber Säuren, Basen und Kohlenwasserstoffen. Außerdem lassen sich dünne Teile schwer mit PBT füllen. Nylone sollten als Alternativen in Erwägung gezogen werden.


PPSU (Polyphenylsulfon)

Vorteile: PPSU ist ein hitzebeständiger, formstabiler Werkstoff mit einer hohen Zähigkeit und Hitzebeständigkeit. Es ist außerdem beständig gegenüber Strahlensterilisation sowie Alkalien und schwachen Säuren.


Anwendungsbereiche: Komponenten medizinischer Instrumente, Sterilisationstrays, Autosicherungen, Flugzeuginnenraumteile, Warmwasserarmaturen, Buchsen und Stecker.


Überlegungen: PPSU ist empfindlich gegenüber dicken Bereichen in Teilegeometrien, die zu Lunkern, Lufteinschlüssen oder Einfallstellen führen können. Außerdem können organische Lösungsmittel und Kohlenwasserstoffe das PPSU-Material angreifen. Es ist nicht möglich, Farbmittel zu den von Proto Labs bereitgestellten PPSU-Kunststoffen hinzuzufügen.


PEEK (Polyetheretherketon)

Vorteile: PEEK ist einer der neuesten Werkstoffe in der Protomold-Palette. Aus einer Reihe von Gründen kommt der hitzebeständige, leistungsstarke Kunststoff in den Bereichen Medizin, Luft- und Raumfahrt und Automobil zum Einsatz. Hierzu zählen Hitzebeständigkeit und Flammfestigkeit, hervorragende Festigkeit und Maßhaltigkeit, sowie eine gute Chemikalienbeständigkeit.


Anwendungsbereiche: Lager, Kolbenteile und Pumpen, Kabelisolierungen; kompatibel mit Ultrahochvakuum-Anwendungen.


Überlegungen: PEEK ist ein leistungsstarker Werkstoff und dadurch sehr teuer. PEI oder Ultem® (nachfolgend beschrieben) ist eine etwas kostengünstigere Option, PPSU sollte in Erwägung gezogen werden, wenn der Preis eine Rolle spielt.


PEI (Polyetherimid)

Vorteile: PEI, oder Ultem®, ist einer von zwei hitzebeständigen, leistungsstarken Kunststoffen, die kürzlich zur ständig länger werdenden Liste der über Protomold erhältlichen Werkstoffe hinzugefügt wurden. Wie auch PEEK kommt es aufgrund seiner Hitzebeständigkeit und Flammfestigkeit, hervorragenden Festigkeit und Maßhaltigkeit, sowie seiner gute Chemikalienbeständigkeit in den Bereichen Medizin, Luft- und Raumfahrt und Automobil zum Einsatz.


Anwendungsbereiche: medizinische und chemische Instrumente, Tafelgeschirr und Gastronomie, HLK und Flüssigkeitshandhabung, Elektrik und Beleuchtung.


Überlegungen: Ultem® ist ebenfalls sehr teuer, wenn auch etwas günstiger als PEEK. Ziehen Sie PPSU als mögliche Alternative in Erwägung.


Weitere Optionen und Informationen zu Werkstoffen

Protomold hat viele weitere Kunststoffoptionen auf Lager, darunter PPS, TPE, TPU, HDPE und LDPE; darüber hinaus lassen sich die meisten Kunststoffeigenschaften durch Additive wie Glas- und Kohlenstofffaser verbessern.


Weitere Informationen zu unseren Werkstoffen (mechanische Eigenschaften, Formbarkeitseigenschaften, Kosten, etc.) finden Sie online in unserem Kunststoffleitfaden. Wenn Sie Werkstoffmuster bestellen möchten, wenden Sie sich an Ihren zuständigen Vertriebsmitarbeiter oder schreiben Sie uns eine E-Mail an customerservice@protolabs.de. Wir stellen Ihnen auch gerne die ausführliche Infobroschüre Materialfragen zur Verfügung, die einen sehr technischen Überblick über den Materialauswahlprozess bietet.