Vorteile und Designüberlegungen für die Umwandlung von Metall in Kunststoff

Die Umwandlung von Metall in Kunststoff ist kein neues Phänomen. Kunststoffe haben seit ihrer Entwicklung in den späten 1800er Jahren traditionellere Materialien ersetzt.

In den folgenden Jahren nahm der Einsatz von technischen Kunststoffen in Anwendungen zum Ersatz von Metall exponentiell zu. Angetrieben von deutlichen Kosten- und Gewichtsreduzierungen sowie einer erweiterten Designfreiheit haben die Konstrukteure viele Anwendungen, die einst von Metall dominiert wurden, auf technische Kunststoffe umgestellt. Diese Flut von Aktivitäten zur Nutzung ungenutzter Potenziale war einer der Haupttreiber für das explosive Wachstum des ETP-Marktes in den 1970er und 80er Jahren.

Auch heute noch ist der Ersatz von Metallen ein wichtiger Treiber für das Wachstum bei technischen Kunststoffen. Aber da ein Großteil der "niedrig hängenden Früchte" bereits umgewandelt wird, stellen die meisten der verbleibenden Möglichkeiten schwierige, aber nicht unüberwindbare Herausforderungen für Designer dar. Sie können durch die Kombination von Design, Prozessinnovation und neuer Materialtechnologie überwunden werden.

4 Gründe, Metall durch technische Kunststoffe zu ersetzen

Kontinuierliche Verbesserungen bei Polymeren, Verstärkungen, Compoundierung, Designtechniken und Polymerverarbeitung bilden die Grundlage für erweiterte Umwandlungsmöglichkeiten von Metall zu Kunststoff. Infolgedessen profitieren OEMs von vier Hauptvorteilen der Umstellung auf technische Kunststoffe:

1. Niedrigere Systemkosten durch Teilekonsolidierung/weniger Nachbearbeitungen, weniger Ausschuss und Abfall, Energieeinsparungen, längere Werkzeuglebensdauer und reduzierte Zykluszeiten.
2. Reduziertes Gewicht, was zu Vorteilen wie erhöhtem Kraftstoffverbrauch in Transportanwendungen, geringerer Ermüdung des Bedieners bei handgeführten Werkzeugen und Geräten, niedrigeren Versandkosten und Produktdifferenzierung führt.
3. Verbesserte Leistungsmerkmale durch Korrosionsbeständigkeit, verbesserte Missbrauchsbeständigkeit und schall- und vibrationsdämpfende Eigenschaften, die besser sind als die von Metall.
4. Designfreiheit, die die Entwicklung ergonomischerer und ästhetisch ansprechenderer Designs sowie eine verbesserte Funktionalität ohne zusätzliche Kosten ermöglicht.

Der Ersatz von Metall durch technische Kunststoffe bietet mehrere Vorteile. Die Ersetzung ist jedoch weder willkürlich noch ohne Herausforderungen.

Ist das Ersetzen von Metall leichter gesagt als getan?

In vielen Anwendungen waren Metalle in der Vergangenheit aus zwingenden Gründen die Werkstoffe der Wahl – vor allem wegen der Steifigkeit, die Metall aufweist, und der relativ niedrigen Rohstoffkosten vieler Metallarten. Einfach ausgedrückt: Metall ist steif und Metall ist billig. Aus diesem Grund kommt es selten zu einem einfachen 1:1-Ersatz von Metall durch Kunststoffe.

Material- und Designüberlegungen für die Umwandlung von Metall in Kunststoff

Zwar stellen einfache 1:1-Umbauten von Metall auf Kunststoff oft große Herausforderungen dar. Die Kombination aus strategisch ausgewählten Werkstoffen und durchdachtem Design kann jedoch oft die Hindernisse überwinden, die diese Art von Umbauten mit sich bringt.

Bei der heutigen Umwandlung von Metall in Kunststoff kommen fortschrittliche Werkstoffe wie Creamid^® S halbaromatische Polyamide zum Einsatz. Mit einem Eigenschaftsprofil, das vielen der seit langem gehegten Einwände gegen Kunststoffe entgegenwirkt, bietet Creamid^® S:

• Extreme Festigkeit und Steifigkeit: Im Vergleich zu anderen Polymerverbindungen ermöglicht Creamid^® S mit einer Glasverstärkung von 50% bis 70% den Entwicklern, durch eine Kombination aus verbesserten Leistungsmerkmalen und Design die richtige Festigkeit und Steifigkeit zu erreichen.
• Hervorragende Fließeigenschaften: Die hohe Fließfähigkeit der Creamid^® S-Produkte ermöglicht dünnwandiges Spritzgießen, das die Designflexibilität weiter erhöht und Möglichkeiten zur zusätzlichen Gewichtsreduzierung bietet.
• Überlegene Oberflächengüte: Auch bei hohen Glasbelastungen lässt sich Creamid^® S mit einer hochästhetischen Oberflächeneigenschaft formen. Dadurch könnten sekundäre Oberflächenbehandlungen wie Lack überflüssig werden, wodurch die Teilekosten gesenkt werden.

Die jüngsten Fortschritte in der Materialtechnologie bieten Designern die Möglichkeit, die inhärenten Vorteile von technischen Kunststoffen zu nutzen. Creamid^® S von Teknor Apex bietet Gewichtsreduzierung, Designfreiheit und Gesamtkostenverbesserung in einigen der anspruchsvollsten traditionellen Druckguss- oder montierten Metallanwendungen.

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