Thermoset-Formteile: Hochleistungslösungen für anspruchsvolle industrielle Anwendungen
Was sind duroplastische Polymere?
Duroplastische Polymere – auch als thermisch aushärtende Kunststoffe bekannt – sind technische Werkstoffe, die bei Erwärmung eine irreversible chemische Reaktion durchlaufen. Nach dem Aushärten bilden sie eine starre, vernetzte Molekülstruktur, die nicht wieder eingeschmolzen oder umgeformt werden kann. Dadurch eignen sie sich ideal für Anwendungen, die eine hohe Wärmebeständigkeit, Formstabilität und elektrische Isolierung erfordern.
Im Gegensatz zu Thermoplasten, die bei erneuter Erwärmung weich werden, behalten Duroplaste auch unter extremen Bedingungen ihre Form und Eigenschaften. Dieser Unterschied ist in Branchen wie der Luft- und Raumfahrt, der Verteidigung, der Automobilindustrie und der Medizintechnik von entscheidender Bedeutung, wo die Leistungsfähigkeit unter Belastung unverzichtbar ist.
Formverfahren für Duroplaste: Spritzgießen, Formpressen und Transfergießen
Duroplastische Komponenten werden in der Regel mit drei Hauptformtechniken hergestellt:
1. Spritzgießen
Beim Spritzgießen von Duroplasten spritzt ein Schneckenmechanismus Bulk Molding Compound (BMC) in eine geschlossene, beheizte Form. Das Material härtet in der Form aus, ähnlich wie Kerzenwachs – nur dass dieser Prozess hier irreversibel ist. Dieses Verfahren eignet sich für die Massenproduktion komplexer Teile mit engen Toleranzen.
2. Formpressen
Beim Formpressen wird das BMC direkt in eine offene Form gegeben. Die Form wird dann geschlossen und erhitzt, wodurch der Aushärtungsprozess in Gang gesetzt wird. Dieses Verfahren eignet sich besonders für größere Teile und bietet eine hervorragende Materialausnutzung.
3. Transferformverfahren
Das Transferformverfahren ist ein Hybridverfahren. Das duroplastische Material wird in eine Kammer (Kolben) gefüllt, und sobald die Form geschlossen ist, drückt der Kolben das Material in den Formhohlraum. Dies ermöglicht eine bessere Kontrolle des Materialflusses und der Gasentlüftung, wodurch das Risiko von Gratbildung verringert und die Oberflächenqualität verbessert wird.
Jedes Verfahren erfordert eine präzise Temperaturregelung und längere Zykluszeiten als bei Thermoplasten. Aufgrund der Gasfreisetzung während der Aushärtung sind häufig Nachbearbeitungsschritte wie das Entgraten erforderlich.
Wichtige Eigenschaften von duroplastischen Materialien
Duroplaste bieten eine einzigartige Kombination von Eigenschaften, die sie in Hochleistungsumgebungen unverzichtbar machen:
- Hohe Wärmebeständigkeit: Geeignet für Verbrennungsmotoren und Luft- und Raumfahrtkomponenten.
- Formstabilität: Behält seine Form unter mechanischer und thermischer Belastung.
- Elektrische Isolierung: Ideal für elektronische Steckverbinder und Gehäuse.
- Chemische Beständigkeit: Widersteht aggressiven Umgebungen.
- Nicht recycelbar: Nach dem Aushärten nicht wieder schmelzbar – ein wichtiger Aspekt für Nachhaltigkeitsstrategien.
Industrielle Anwendungen von Duroplastformteilen
Duroplastformteile spielen weiterhin eine wichtige Rolle in Branchen, in denen keine Kompromisse bei der Leistung eingegangen werden können:
Luft- und Raumfahrt
Duroplastische Komponenten werden in Propellermotorsystemen und Hochtemperaturbereichen eingesetzt. Beispielsweise erfordern geformte Steckverbinder für Luft- und Raumfahrtmotoren eine thermische und elektrische Isolierung, die nur Duroplaste bieten können.
Verteidigung
In Raketenantriebssystemen halten duroplastische Teile extremer Hitze und mechanischer Beanspruchung stand. Aufgrund ihrer Zuverlässigkeit unter rauen Bedingungen eignen sie sich für missionskritische Verteidigungsanwendungen.
Automobilindustrie
Duroplaste, die traditionell in Aschenbechern und elektrischen Bauteilen verwendet werden, sind nach wie vor relevant für Teile, die hohen Temperaturen ausgesetzt sind oder eine Isolierung erfordern. Während einige OEMs auf Thermoplaste umsteigen, bieten Duroplaste in bestimmten Anwendungsfällen nach wie vor eine unübertroffene Leistung.
Medizin und Elektronik
Duroplastische Materialien werden in Gehäusen für Diagnosegeräte und elektronischen Steckverbindern verwendet, wo Isolierung und Dimensionsstabilität unerlässlich sind.
Designoptimierung und technische Unterstützung Das Formen von Duroplasten erfordert sorgfältige Überlegungen beim Design. Die Engineering-Teams von DEMGY hinterfragen aktiv die Zeichnungen der Kunden, um Toleranzen und Herstellbarkeit zu optimieren. Bei Kleinserien und additiver Fertigung wird die Kompatibilität mit der Metallisierung anhand der Porosität des Materials und der Retentionszonen bewertet. Technologien wie SLS (PEEK) und MJF (PA11) bieten im Vergleich zur Filamentextrusion bessere Ergebnisse für die Metallisierung.
Herausforderungen und Zukunftsaussichten
Duroplaste bieten zwar eine hervorragende Leistung, sind jedoch mit Einschränkungen verbunden:
- Längere Zykluszeiten aufgrund der Aushärtung
- Höherer Energieverbrauch
- Nachbearbeitungsanforderungen wie Entgraten
- Begrenzte Recyclingfähigkeit
Trotz dieser Herausforderungen bleibt das Dünstformverfahren eine strategische Wahl für Branchen, in denen Zuverlässigkeit, Hitzebeständigkeit und Isolierung von größter Bedeutung sind. Da Nachhaltigkeit immer mehr an Bedeutung gewinnt, gewinnt die Forschung zu recycelbaren Dünstform-Formulierungen und alternativen Aushärtungsmethoden an Dynamik.
Sind Sie an hochleistungsfähigen Duroplastlösungen interessiert? Wenden Sie sich an das technische Team von DEMGY, um Ihre Projektanforderungen zu besprechen.