Duroplaste mehr als eine Alternative! Innovation zur erfolgreichen Substitution von Metall-Formteilen

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1 Duroplaste mehr als eine Alternative! Innovation zur erfolgreichen Substitution von Metall-Formteilen

2 Duroplast, die optimale Metallsubstitution... ein Beispiel: Wasserpumpen vom Zinkdruckgussgehäuse über die Entwicklung in Duroplast über die Realisierung in Duroplast bis zur Realisierung einer gesamten Pumpe Realisierte Bauteile an einer Wasserpumpe: Lagergehäuse, Leckagedeckel, Flügelrad, Schutzkappe, Einlegering, Kolbenschieber, Spiralgehäuse, Thermostatdeckel Metall Modell Duroplast komp. Pumpe

3 Duroplast, die optimale Metallsubstitution... Mit seinen hervorragenden mechanischen, chemischen und elektrischen Eigenschaften überzeugt Duroplast bei der erfolgreichen Substitution von Metallen wie z.b. Aluminium- und Zinkdruckgussteilen. Kunststoffe im Automobil einzusetzen bedeutet nicht nur Gewichtsreduzierung und damit Energieeinsparung im Gebrauch, sondern häufig auch erhöhte Wirtschaftlichkeit in der Herstellung, da viele Bauteile im Vergleich zu Metallen günstiger gefertigt werden können.

4 Erfolgreiche Substitution von Metall-Formteilen Mit glasfaserverstärkten Phenolharz (PF) Formmassen lassen sich eine Vielzahl von Anwendungen im Kühl- und Bremssystem, im Bereich der Kraftstoffzuführung und beim Antrieb realisieren. Entscheidungen zugunsten dieser Werkstoffe sind auf ihre guten thermomechanischen Eigenschaften zurückzuführen. Sind komplexe Geometrien gefragt, wird oft den Kunststoffen gegenüber den Metallen der Vorzug gegeben, weil bei letzteren deren aufwändige spanende Bearbeitung negativ zu Buche schlägt.

5 Duroplast-Eigenschaften Duroplaste bestehen im Gegensatz zu Thermoplasten aus thermisch irreversibel vernetzten Makromolekühlen. Daraus resultieren sehr viele positive Eigenschaften: hohe Steifigkeit sehr gute Dimensionsstabilität geringe Kriechneigung gute Elektrische und Thermische Isolation extreme Temperatur- und Chemikalienbeständigkeit

6 Aufbau der Duroplaste Bei Duroplasten sind die Monomere netzartig mit einander Verknüpft. Im Gegensatz zu den Thermoplasten liegen hier nicht nur physikalische Wechselwirkungen der einzelnen Polymerstränge vor, sondern es bestehen reale Atombindungen zwischen den verschiedenen Strängen des Makromoleküls. Es bildet sicht somit eine Netzstruktur. Da die Atombindungen nicht so leicht durch Hitze zu Spalten sind wie die Wechselwirkungen bei Thermoplasten, sind Duroplasten auch bei höheren Temperaturen in ihrer Struktur unverändert und formstabil.

7 Zusammensetzung duroplastischer Formmassen Rohstoff Anteil Funktion Harz % Vernetzung / Festigkeit Fasern 0-20 % Festigkeit Füllstoffe % Festigkeit / Elastizität Schmiermittel 5 % Verarbeitbarkeit Beschleuniger 1 % Steuerung der Reaktivität

8 Basiseigenschaften duroplastischer Formmassen Prozess-Schema Fertigung Duroplast-Materialien

9 Basiseigenschaften duroplastischer Formmassen Hohe Festigkeit, Steifigkeit und Oberflächenhärte Biegefestigkeit: N/mm² Schlagzähigkeit: 15-20kJ/m² Kerbschlagzähigkeit: 5-7kJ/m² E-Modul: N/mm² Druckfestigkeit: N/mm² Kugeldruckhärte: N/mm² Hohe Dimensionsstabilität PF GF Formmassen: höchste Dimensionsstabilitäten bei guter Thermomechanik E-Modul: N/mm²

10 Basiseigenschaften duroplastischer Formmassen Niedriger thermischer Ausdehnungskoeffizient, gleichmäßig in Länge, Breite und Höhe Alpha: x 10-6 / K Gutes thermomechanisches Verhalten, kaum Kaltfluß Biegefestigkeit bei 200 C: 150N/mm² E-Modul bei 200 C: N/mm² Kaltfluß bei 200 bar und 150 C: <1% (PPS GF50: 2-3%) Direktverschraubung am Motorblock ohne metallische Hülsen möglich (Temperaturwechsel: C)

11 Basiseigenschaften duroplastischer Formmassen Hohe Medienbeständigkeit insbesondere gegenüber automotive fluids Keine Spannungsrißkorrosion Geringes Quellverhalten Wasseraufnahme < 0,1%) Hohe thermische Beständigkeit max. Einsatztemperaturen bis 280 C möglich

12 Basiseigenschaften duroplastischer Formmassen Günstiges Brandverhalten ohne halogenhaltige Flammschutzmittel UL Einstufung V0 bei 0,22 mm Probendicke Glühdrahtbeständigkeit: 960 C Sicherheitsreserven bei Temperaturspitzen nicht schmelzbar Beibehaltung der Gestalt bei 2000 C über mehrere Minuten Hohes elektrisches und thermisches Isoliervermögen Durchschlagfestigkeit: 20-40kV/mm Spezifischer Durchgangswiderstand: Ohm x cm Wärmeleitfähigkeit: 0,3-0,6 W/m x K

13 Kundennutzen: technische duroplastische Formmassen vs. Metall Gewichtsvorteil gegenüber Metallen führt zu Einsparungen (Treibstoffkosten) Korrosionsfreie Duroplasten erhöhen die Lebensdauer (keine Poren gegenüber Spritzgussleichtmetall) Funktionsintegration führt zu geringeren Teile-/Systemkosten weniger Nachbearbeitung, niedrigere Werkzeugkosten niedrigere Energiekosten bei Herstellung/Verarbeitung Gute Recycling-Fähigkeit

14 Recycling Wichtige Fakten Engineering Thermosets sind Halogen- und Schwermetallfrei Gute Energiebilanz in Herstellung und Verarbeitung Die regranulierten Kunststoffe können erneut eingesetzt werden Hierfür sind Recycling-Konzepte entwickelt worden und seit Jahren erprobt

15 Recycling Referenzen zum Partikel-Recycling Automobil: z.b.aschenbecher für die Innenausstattung Ford / Volkswagen Allgemeine Rahmenbedingungen Logistische Konzepte der Endabnehmer und Verarbeiter für die wieder zu verwertende Ware Externe Partner zum Vermahlen der Teile Einarbeiten des Mahlgutes in Neuware durch Materiallieferant

16 Leistungsspektrum Ros- Duroplast Ros bietet die komplette Wertschöpfungskette von der Produktentwicklung über den Prototypenbau bis hin zur Oberflächenveredelung an. Dabei stützen wir uns auf einen leistungsfähigen Werkzeugbau zur Erstellung unser Duroplast-Werkzeuge. Produktentwicklung mit dem Kunden Materialauswahl Protoypenbau und Erprobungsphase Werkzeugerstellung incl. Vorrichtungen Planung Fertigungseinrichtungen incl. Nachbearbeitungen und Montagen Bemusterungsphase bis zur Serienproduktion

17 Leistungsspektrum Ros- Duroplast Unsere Fertigung beherrscht alle gängigen Verarbeitungsverfahren für Duroplast, insbesondere das selbstentwickelte Mehrfach-Prägeverfahren. Damit können wir Teile mit einer sehr homogenen Materialstruktur und einer extrem gleichmäßigen Materialverdichtung erzeugen. Wir erreichen so eine Verzugsarmut, eine sehr hohe Maßgenauigkeit und eine Vermeidung von Bindenähten bei den derart gefertigten Bauteilen. Bindenaht

18 Leistungsspektrum Ros- Duroplast Fertigungsverfahren Spritzgießen Spritzprägen Kernprägen Mehrfach-Spritzprägen

19 Leistungsspektrum Ros- Duroplast Zur Zeit können wir auf Maschinen mit einer Zuhaltung von KN Teile bis zu einem Gewicht von ca. 950 gr gefertigt werden.

20 Ihr Substitutionsprojekt, unsere Herausforderung!