Temperaturbeständige Kunststoffbauteile für anspruchsvolle Anwendungen
In der Elektroindustrie müssen Kunststoffbauteile häufig mehr leisten als klassische Gehäuse oder Abdeckungen. Erhöhte Temperaturen, elektrische Belastungen, enge Toleranzen und hohe Anforderungen an die Langzeitstabilität können den Einsatz spezieller Hochleistungs- und Hochtemperaturkunststoffe erforderlich machen.
Wann sind Hochtemperaturkunststoffe sinnvoll?
Nicht jedes Kunststoffbauteil benötigt einen Hochtemperaturwerkstoff. Entscheidend sind die tatsächlichen Einsatzbedingungen.
Hochtemperatur- beziehungsweise Hochleistungskunststoffe kommen insbesondere dann infrage, wenn ein Bauteil dauerhaft oder wiederholt erhöhten Temperaturen ausgesetzt ist und dabei seine mechanischen, elektrischen und geometrischen Eigenschaften möglichst stabil behalten muss.
Für Anwendungen in der Elektroindustrie können beispielsweise folgende Anforderungen zusammenkommen:
- hohe Temperaturbeständigkeit
- gute elektrische Isolation
- geringe Maßänderung bei Temperaturwechseln
- hohe mechanische Belastbarkeit
- gute Chemikalien- und Medienbeständigkeit
- geringe Feuchtigkeitsaufnahme
- hohe Kriechfestigkeit
- definierte Flammwidrigkeit
- langfristige Funktionssicherheit
Welche Eigenschaften tatsächlich erforderlich sind, hängt immer von der konkreten Anwendung, dem Werkstoff und den Betriebsbedingungen ab.
Hochleistungskunststoffe für elektrische Anwendungen
Bei der Werkstoffauswahl sollte deshalb nicht allein die maximale Temperatur betrachtet werden. Ebenso wichtig ist das Zusammenspiel aus thermischer Belastung, mechanischen Anforderungen und elektrischen Eigenschaften.
Werkstoffe wie PPS, PEEK, PEI oder andere technische Hochleistungsthermoplaste können je nach Anwendung unterschiedliche Vorteile bieten.
Für ein Bauteil im elektrischen Umfeld können beispielsweise die elektrische Isolation und die Maßhaltigkeit wichtiger sein als eine möglichst hohe Spitzentemperatur. Bei mechanisch beanspruchten Komponenten können dagegen Festigkeit, Verschleißverhalten oder Kriechbeständigkeit entscheidend sein.
Hochtemperaturkunststoffe im Kunststoffspritzguss
Die Verarbeitung von Hochleistungskunststoffen stellt höhere Anforderungen an Maschine, Werkzeug, Prozessführung und Erfahrung als der Spritzguss vieler Standardkunststoffe. Insbesondere bei anspruchsvollen Materialien kommt es auf eine kontrollierte Verarbeitung und ein geeignetes Werkzeugkonzept an. Schon die Konstruktion des Bauteils kann entscheidend dafür sein, ob eine stabile und wirtschaftliche Serienfertigung möglich ist.
G&M unterstützt Kunden deshalb bereits bei der Produktentwicklung. Unsere Konstrukteure begleiten die Gestaltung des Bauteils und der Spritzgusswerkzeuge und können Verbesserungspotenziale im Hinblick auf die spätere Herstellung aufzeigen.
Vor der Investition in ein Serienwerkzeug können auf Wunsch außerdem 3D-gedruckte Prototypen gefertigt werden. So lassen sich beispielsweise Geometrie, Einbausituation und Funktion überprüfen, bevor das Serienwerkzeug hergestellt wird, da Änderungen nach der Herstellung eines Serienwerkzeugs aufwendig sein können.
Die Spritzgusswerkzeuge fertigen wir in unserem eigenen Werkzeugbau. Eine aktuelle Investition in moderne Senkerodiertechnik erweitert dabei die Möglichkeiten für hochpräzise Werkzeuge und enge Toleranzen. Für Kunden bedeutet die interne Verzahnung von Konstruktion, Werkzeugbau und Spritzguss kurze Abstimmungswege und eine direkte Rückkopplung zwischen Entwicklung und Fertigung.
Hochtemperaturkunststoffe für Baugruppen der Elektroindustrie
In der Elektroindustrie werden Kunststoffteile häufig nicht isoliert eingesetzt. Sie sind Bestandteil komplexerer elektrischer oder elektromechanischer Baugruppen.
Typische Anwendungen können beispielsweise sein:
- Gehäuse und Gehäuseteile
- Isolier- und Funktionselemente
- Halterungen und Führungen
- Steckverbinderkomponenten
- Spulenkörper und Träger
- Komponenten für Schalt- und Steuergeräte
- Bauteile für Kommunikations- und Signaltechnik
- kundenspezifische elektromechanische Baugruppen
Dabei kann es sinnvoll sein, Kunststoffteile direkt mit Metallteilen, Kabeln oder elektronischen Komponenten zu verbinden.
Neben dem Spritzguss übernehmen wir auf Wunsch weitere Fertigungsschritte. Zur Baugruppenmontage gehören unter anderem das Verkleben, Vernieten und Ultraschallschweißen sowie die Kabelkonfektionierung und der Einbau elektronischer Komponenten.
So kann aus einem einzelnen Hochtemperatur-Kunststoffteil eine komplett montierte Baugruppe entstehen.
Werkstoffauswahl nicht nur nach Temperatur
Die Bezeichnung „Hochtemperaturkunststoff“ allein reicht für die Werkstoffauswahl nicht aus.
Für eine technische Bewertung sollten unter anderem folgende Faktoren betrachtet werden:
- Welche Temperatur liegt im Dauerbetrieb an?
- Welche kurzzeitigen Spitzentemperaturen treten auf?
- Wie lange wirkt die thermische Belastung?
- Welche mechanischen Kräfte wirken auf das Bauteil?
- Muss das Material elektrisch isolierend sein?
- Welche Anforderungen bestehen an Flammwidrigkeit?
- Kommt das Bauteil mit Ölen, Reinigungsmitteln oder anderen Medien in Kontakt?
- Welche Maß- und Lagetoleranzen sind erforderlich?
- Welche Stückzahlen sollen produziert werden?
Erst aus der Kombination dieser Anforderungen lässt sich beurteilen, welcher Werkstoff und welches Fertigungsverfahren geeignet sind.
G&M unterstützt seine Kunden dabei, Werkstoff, Bauteilkonstruktion und Fertigungsverfahren gemeinsam zu betrachten.
Ihr Fertigungspartner für Hochtemperatur-Kunststoffteile
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Wir unterstützen Sie bei der Entwicklung und Fertigung kundenspezifischer Kunststoffteile – von der ersten Konstruktion über Prototypen und Werkzeugbau bis zur Serienfertigung und Montage.
Sprechen Sie uns an. Gemeinsam prüfen wir, welcher Werkstoff, welche Konstruktion und welches Fertigungsverfahren für Ihre Anwendung technisch und wirtschaftlich sinnvoll sind.
Ralf Spelsberg
Betriebs- / Vertriebsleitung
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