Spritzgussteile durch faserverstärkte & gefüllte Werkstoffe optimieren

Spritzgießen ist ein Fertigungsverfahren, das robuste und langlebige Teile in großen Stückzahlen produziert. Es zählt zu den kosteneffizientesten Verfahren und verarbeitet eine breite Palette an Kunststoffen – Thermoplaste und Duroplaste. Über Spritzgießen mit Einlegeteilen (Insert Molding) und Mehrkomponentenspritzgießen (Overmolding) lassen sich Kunststoffbauteile auch auf anderen Materialien formen.

Manchmal reichen Standard-Spritzgusskunststoffe nicht für Teile, die höhere Festigkeit, Steifigkeit oder Haltbarkeit erfordern. Dann ist der Griff zu Metallfertigungsverfahren naheliegend.

Es gibt jedoch eine einfachere Alternative im Spritzgießen: Durch faserverstärkte oder fasergefüllte Harze lassen sich stärkere Teile fertigen – ohne Metall oder alternatives Verfahren.

Faserverbundwerkstoffe bieten hervorragende Materialeigenschaften und viele lassen sich wie gewöhnliche Spritzgusskunststoffe verarbeiten.

Was sind faserverstärkte / fasergefüllte Materialien?

Im Spritzgießen sind fasergefüllte Materialien Kunststoffharze, die mit Glasfasern, Kohlefasern, Siliziumfasern, Keramikfasern oder Naturfasern gemischt sind. Diese Fasern – mehr oder weniger gleichmäßig in der Kunststoffmatrix verteilt – können lang oder kurz sein und verleihen Zähigkeit, Festigkeit und einen hohen spezifischen Modul.

Kunststoffe mit solchen Fasermischungen heißen Bulk Molding Compounds (BMC). Glasfasern sind in Spritzgusscompounds am weitesten verbreitet und werden mit Kunststoffen wie Polyamiden (Nylon) und Polycarbonaten gemischt.

Fasergefüllte Materialien kommen auch in anderen Fertigungsverfahren zum Einsatz. Tatsächlich ist die geschmolzene Masse im Spritzgießen kein ideales Depot für z. B. Kohlefasern, die eine gleichmäßige Faserausrichtung für maximale Festigkeit benötigen.

Beim Spritzgießen lässt sich die Faserorientierung in der flüssigen Masse nicht kontrollieren – die Fasern schweifen zufällig in der Matrix. Bei glasfasergefüllten Teilen ergibt diese zufällige Orientierung gehackter Fasern zwar noch starke, nutzbare Teile, aber für teure Kohlefasern ist es keine effektive Nutzung.

Kontinuierlich faserverstärkte Teile – Fasern in gleicher Richtung für maximale Festigkeit – lassen sich leichter durch Extrusion oder neuere additive Fertigungsverfahren herstellen, wo Fasern gezielt ausgerichtet werden können.

Dennoch sind faserverstärkte Spritzgussteile möglich, indem man die Form mit einem faserverstärkten Gewebe auskleidet und dann Harz in die Kavität spritzt.

Wofür werden Faserwerkstoffe eingesetzt?

Spritzgießen mit fasergefüllten oder faserverstärkten Materialien produziert Teile für viele Branchen. Aktuelle Hauptanwendungen: Automobil- und Luftfahrtindustrie (insb. Leichtbau), Architektur und Industrieteile.

Glasfaserverstärkte Kunststoffe ersetzen Metall bei Muttern, Schrauben, Haltern und Hebeln.

Häufigste Spritzguss-Composites bei 3ERP:

Glasfaserverstärktes Polyamid (PA-GF)

• Hohe Steifigkeit, Verschleißfestigkeit, Kriechfestigkeit und Oberflächenqualität
• Einsatz in Automotive, Industrie, Elektrik, Elektronik
• Geeignet für Motorenabdeckungen, Motorteile etc.

Glasfaserverstärktes Polycarbonat (PC-GF)

• Hohe Zugfestigkeit, Steifigkeit, Zähigkeit
• Einsatz in Automotive, Elektrik, Maschinenbau
• Ersetzt Metalle wie Aluminium und Zink

Glasfaserverstärktes PET (PBT GF30)

• Hohe mechanische Festigkeit, Maßgenauigkeit, Korrosions- und Wasserbeständigkeit
• Einsatz in Automotive, Elektrik, Maschinenbau
• Geeignet für Zahnräder, Lager und Verschleißplatten

Glasfaserverstärktes PPS

• Sehr hohe Steifigkeit, hohe Festigkeit, Flammwidrigkeit
• Geeignet für Teile unter hoher thermischer Belastung, Präzisionsteile etc.

Das Mischungsverhältnis von Kunststoff zu Faser bestimmt die möglichen Anwendungen. Beispiel: Glasfaserverstärktes Polyamid kann 10 %, 20 %, 30 % oder über 30 % Glasfasern enthalten.

Ein aktueller MarketsandMarkets-Bericht zeigt: Die am weitesten verbreitete Nylon-Glasfaser-Mischung ist die 30%-Variante, oft in der Automobilindustrie wegen hoher Festigkeit und Steifigkeit eingesetzt.

Fasergefüllte Teile von 3ERP

3ERP bietet Spritzgießdienstleistungen mit fasergefüllten Materialien für hochwertige Teile in jeder Stückzahl. Kombiniert mit unserem Rapid Tooling liefern wir spritzgegossene Teile auch bei knappen Fristen.

Wir fertigen fasergefüllte Teile auch mit anderen Verfahren – z. B. CNC-gefräste Teile und Prototypen aus glasfaserverstärktem Polyamid oder Polycarbonat.

Kontaktieren Sie uns für ein kostenloses Angebot für Ihr nächstes Projekt mit fasergefüllten oder faserverstärkten Teilen.