nichtmetallische Werkstoffe - Seminare

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Unter den technischen Werkstoffen bilden die keramischen Stoffe und die Polymere zusammen mit den Verbundwerkstoffen und Baustoffen als „nichtmetallische Werkstoffe“ die zweite große Gruppe neben den metallischen Werkstoffen.

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Unter den technischen Werkstoffen bilden die keramischen Stoffe und die Polymere zusammen mit den Verbundwerkstoffen und Baustoffen als „nichtmetallische Werkstoffe“ die zweite große Gruppe neben den metallischen Werkstoffen.

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Keramische Werkstoffe bestehen aus Verbindungen von metallischen und nicht-metallischen Elementen. Sie ergeben eine harte, spröde und hochschmelzende Substanz, die sich im allgemeinen durch gute thermische und elektrische Isolationseigenschaften auszeichnen und über Druckfestigkeit und chemische Resistenz verfügen, andererseits aber keine plastische Verformung zulassen und damit bruchgefährdet sind. Es gibt drei Hauptgruppen, in die sich die keramischen Werkstoffe einteilen lassen, und zwar in Kristallkeramik, Glaskeramik und Mischungen von beiden. Ihre Anwendung erstreckt sich über einen weiten Bereich von Ziegeln und Fliesen über Glaswaren, Feuerfestwerkstoffe, Elektro- und Motorenbauteilen, Schleifmitteln bis hin zu keramischen Schutzschichten auf anderen Materialien. Alle wirtschaftlich bedeutenden Keramiken sind in der DIN 60 672 aufgeführt.

Als Ingenieurkeramiken oder technische Keramiken werden solche bezeichnet, die über die Anwendung als Gebrauchskeramik (aus der Gruppe der Ton- und Silikatkeramiken) wie Geschirr, Ziegel, Sanitärkeramik usw. hinausgehen. Dazu gehören oxidische, nichtoxidische und Mischkeramiken, deren Werkstoffeigenschaften sich nicht nur durch die Art des Rohstoffes, sondern auch durch die Formgebung der Rohmasse bei niedrigen Temperaturen und die sich anschließenden Sinterprozesse bei hohen Temperaturen gezielt einstellen lassen. Damit lassen sich Qualitäten für sehr unterschiedliche Anforderungen herstellen, etwa mit höchster Temperaturstabilität bis hin zu 2500°C z.B. für Brennerkomponenten, mit größter Verschleißfestigkeit z.B. als Lagerschalen in Turbinen, als elektrische Isolatoren oder – ganz im Gegensatz - auch als widerstandsfreie Supraleiter.

Zur Gruppe der aus Metalloxiden bestehendenOxidkeramiken gehören Aluminiumoxid (aufgrund seiner vielseitigen Eigenschaften und Wirtschaftlichkeit der am häufigsten eingesetzte Keramikwerkstoff, beispielsweise bei Schutzrohren für Thermoelemente, Dichtscheiben für Armaturen, Schleif- und Schneidwerkzeugen), Zirkonoxid(wird durch Legieren stabilisiert, Einsatz bei mechanisch hochbelasteten Komponenten im Motoren- und Werkzeugbau; durch Eignung zur Messung von Sauerstoffpartialdrücken Bauteil von Lambdasonden in Katalysatoren; gute tribologische Eigenschaften, hohe Korrosions-beständigkeit), Aluminiumtitanat (Mischphase aus Aluminiumoxid und Titandioxid mit niedriger Wärmeleitfähigkeit und hoher Temperaturwechselbeständigkeit, daher idealer Einsatz bei Kolbenböden und Auspuffkrümmern (Portliner) in Motoren und bei Ofen-schiebern), Magnesiumoxid (mit hoher Temperaturbeständigkeit und hoher Wärme-leitfähigkeit sowie elektrischer Isolierfähigkeit Einsatz als Feuerfestkeramik, als Ofen-auskleidung, als Füllstoff bei Tauchsiederrohren oder Heizpatronen und als Isolier-werkstoff) und Piezokeramik (Mischkristallsystem mit piezoelektrischen Effekten: Einerseits Freisetzen von elektrischer Energie bei Belastung oder Verformung und andererseits Änderung der Dimension oder Schwingungserzeugung, wenn elektrische Spannung angelegt wird; mit diesen besonderen Eigenschaften Einsatz als elektro-mechanischer Wandler in vielen Bereichen der Technik, beispielsweise als Schwingquarz bei Uhren, als Ultraschallerzeuger oder als Sensor).

Werkstoffe aus Nichtoxid-Keramik bestehen aus Verbindungen von Silizium und Aluminium mit Stickstoff oder Kohlenstoff und werden in Karbide (elektrisch- und wärmeleitend) und Nitride (elektrisch isolierend) unterteilt. Sehr gute mechanische Eigenschaften haben sie alle.

Siliziumkarbid hat innerhalb der karbidischen Gruppe die größte Bedeutung. Je nach Herstellungsverfahren und Art der Bindung lassen sich offenporige oder dichte Siliziumkarbidkeramiken herstellen. Die erzielbaren Eigenschaften (diamantähnliche Härte, Verschleißfestigkeit und Wärmeleitfähigkeit) erlauben auch Anwendungen bei extremen Anforderungen. Weil bei den meisten Sinterprozessen keine Schwindung stattfindet, lassen sich auch großformatige Bauteile mit präzisen Abmessungen herstellen.

Aus der Gruppe der Nitride kommen Werkstoffe mit höchster Zähigkeit, Verschleiß-festigkeit und Biegefestigkeit (Siliziumnitrid), mit höchster Wärmeleitfähigkeit sowie hohem elektrischen Isolationswiderstand (Aluminiumnitrid) oder mit hoher Bruchzähigkeit (Siliziumaluminiumoxinitrid). Turboladerrotoren, Ventile, Wälzlager, Schneidwerkzeuge und Isolierwerkstoffe lassen sich damit herstellen.

Zu den Polymeren gehören so unterschiedliche Materialien wie Kunststoffe, Gummi oder Kleber. Ein Polymer ist ein organischer Werkstoff und besteht zum überwiegenden Teil aus Kohlenstoff und Wasserstoff. Polymere sind große Moleküle, die die Form einer Kette (Kettenmolekül) besitzen, in der sehr viele identische Untereinheiten (die Monomere) sich wiederholen.

Seit der Einführung des Begriffes „Kunststoff“ für eine zunächst nicht klar definierte Stoffgruppe (erstmalig von der Zeitschrift Kunststoffe, gegründet 1911) ist dieser Begriff in der deutschen Sprache festgeschrieben und bezeichnet künstlich hergestellte Stoffe mit polymeren Werkstoffaufbau.

Die Modellvorstellung über den Aufbau der Kunststoffmoleküle geht auf Hermann Staudinger zurück. Der deutsche Nobelpreisträger hat mit dieser Modellbildung Anfang der 20er Jahre die Grundlage für neue Synthesemethoden geschaffen und dem Material damit maßgeblich zu einer größeren wirtschaftlichen Bedeutung verholfen.

Mitte des 19. Jahrhundert begann die industrielle Verarbeitung von Kunststoffen zunächst mit der Herstellung von Kautschuk. Die zu diesem Zeitpunkt aufkommende Automobilindustrie war dabei der Motor für ein schnelles Wachstum der Kautschukindustrie. Erst Mitte der dreißiger Jahre kamen die synthetisch hergestellten Thermoplaste auf den Markt, welche seitdem ein unaufhaltsames Wachstum verzeichnen können.

Der Herstellung von Kunststoffen liegen die drei Reaktionsvorgänge Polymerisation, Polyaddition sowie Polykondensation zugrunde. Als Rohstoff zur Herstellung von Kunststoffen wird vorwiegend Erdöl eingesetzt, wobei aber nur ein Anteil von 4% der jährlich geförderten Erdölvorkommen zur Herstellung von Kunststoffen eingesetzt wird. Obwohl die Herstellung von Kunststoffen auf Basis nachwachsender Rohstoffe mit einer Wachstumsrate von etwa 4-5% zunimmt, ist heute noch ungewiss ob eine vollständige Substitution der petrochemisch hergestellten Kunststoffe je eintreten wird.

Kunststoffe werden in die drei großen Gruppen der Thermoplaste, Elastomere und Duromere unterteilt. Thermoplaste unterscheiden sich signifikant von den Elastomeren und Duromeren durch die Tatsache, dass sich Thermoplaste beliebig oft durch Temperaturzufuhr in den plastisch verformbaren Zustand überführen lassen. Elastomere und Duromere hingegen können nach Ihrer Verarbeitung durch eine Temperaturzufuhr nicht mehr in den verformbaren Zustand überführt werden.

Ferner unterscheiden sich die Eigenschaften der Kunststoffgruppen erheblich. Während Elastomere erhebliche Dehnbarkeit bei geringen Festigkeiten aufweisen, stellen die Duromere einen hochfesten, jedoch häufig auch spröden Werkstoff dar. Aufgrund der Tatsache, dass sich diese Werkstoffe bei Temperaturzufuhr chemisch zersetzen (verbrennen), kann nach der Formgebung eine weitere Verarbeitung ausschließlich durch spanende Fertigungsverfahren erfolgen.

Thermoplaste stechen durch sehr gute mechanische Eigenschaften, kombiniert mit einer hervorragenden Verarbeitbarkeit in Massenproduktionsverfahren hervor. Kein anderer Konstruktionswerkstoff bietet derart vielfältige Möglichkeiten zur Formgebung, Kombination und zur Funktionsintegration in ein Bauteil wie thermoplastische Kunststoffe.

Die Verarbeitung von thermoplastischen Kunststoffen erfolgt maßgeblich durch die Verarbeitungsverfahren Extrusion und Spritzgießen.

Bei der Extrusion wird ein meist pulver- oder granulatförmiger Kunststoff-Rohstoff durch Zufuhr von Energie aufgeschmolzen und die so kontinuierlich entstehende zähflüssige Kunststoffschmelze durch ein formgebendes Extrusionswerkzeug gepresst. Das so ausgeformte Profil wird entweder direkt gekühlt, so dass ein Halbzeug entsteht (z.B. Fensterprofil, Rohr) oder die noch verformbare Masse wird durch Folgeprozesse zum Endprodukt (z.B. Flaschen, Hohlkörpern, Folien) umgeformt.

Dazu eingesetzte Verarbeitungsverfahren sind beispielsweise das Blasformen, bei dem ein verformbarer Kunststoffschlauch zwischen zwei gekühlten Werkzeughälften eingeklemmt wird und durch ein Aufblasen und Anlegen des Schlauches an die Formbacken des Werkzeuges ein Produkt ausgebildet wird. Ein anderes Kunststoffverarbeitungsverfahren ist die Schlauchfolienextrusion, bei der ein verformbarer Kunststoffschlauch in einem kontinuierlichen Prozess so stark aufgeblasen wird, dass die Wandstärke des Schlauches stark abnimmt und eine dünnwandige Folie entsteht.

Beim Spritzgießen von Thermoplasten wird eine flüssige Kunststoffschmelze in ein gekühltes formgebendes Werkzeug eingespritzt und dort durch Temperaturabfuhr in seiner Form fixiert. Nach dem Kühlvorgang öffnet sich das formgebende Werkzeug und ein fertiges, oft mehrfarbiges oder aus unterschiedlichen Materialien bestehendes Produkt kann dem Werkzeug entnommen werden. Das diskontinuierliche Verarbeitungsverfahren Spritzguss kann auf diese Weise in einem einzigen Zyklus von wenigen Sekunden zum Teil mehr als 100 Einzelteile produzieren.

Die Kunststoffindustrie besteht aus Kunststofferzeugern, Kunststoffverarbeitern und Kunststoffmaschinenbauern und ist mit einem Umsatz von ca. 90 Mrd. Euro und fast 500.000 Beschäftigten einer der wichtigsten Wirtschaftszweige in der Bundesrepublik Deutschland. Für andere Industriezweige wie den Fahrzeug- und Maschinenbau, die Verpackungsindustrie, die Elektrotechnik oder die Bauindustrie liefert die Kunststoffbranche innovative Lösungen mit speziell abgestimmten Produkteigenschaften.

Kunststoffprodukte gehören zu den High-Tech Produkten der deutschen Industrie, auch wenn dies dem Anwender häufig verborgen bleibt. Eine Verpackungsfolie für Lebensmittel kombiniert heutzutage bis zu elf verschiedene Kunststoffe und trägt damit zu hervorragenden Haltbarkeitseigenschaften des verpackten Lebensmittels bei. In anderen Bereichen werden schwere Metallkomponenten durch leichte faserverstärkte Kunststoffe substituiert wie beispielsweise im Flugzeugbau, im Rennsport oder in der Automobilindustrie.

Kunststoffe sind aus der heutigen Zeit nicht mehr wegzudenken. Die hervorragenden Verarbeitungsmöglichkeiten gepaart mit einer sehr wirtschaftlichen Produktion und einer unüberschaubaren Vielfalt an Möglichkeiten zur Funktionsintegration oder Kombination von Werkstoffen mit unterschiedlichen Eigenschaften macht Kunststoffe zum Werkstoff des 21. Jahrhunderts!

 

Literaturhinweise:

Weißbach: Werkstoffkunde, 16. Auflage, Vieweg Verlag Braunschweig, 2007, 
ISBN: 978-3-8348-0295-3

Informationszentrum Technische Keramik, www.keramikverband.de, 2011

Michaeli: Einführung in die Kunststoffverarbeitung, 5. Auflage, Carl Hanser Verlag München Wien 2006, ISBN-13: 978-3-446-40580-6

Menges, Haberstroh, Michaeli, Schmachtenberg: Werkstoffkunde Kunststoffe, 5. Auflage, Carl Hanser Verlag München Wien, 2002, ISBN-13: 978-9-446-21257-2

Welt der Physik, Denkschrift zum Jahr der Physik – Polymere, www.weltderphysik.de, 2003

Wortberg: Kunststofftechnik, Vorlesungsskript, Universität Duisburg-Essen, 2011

Wirtschaftsvereinigung Kunststoff, Die Branchenvertretung der deutschen Kunststoffindustrie, www.wv-kunststoff.org, 2011

Plastics Europe, Kunststoff, Werkstoff des 21. Jahrhunderts, PlasticsEurope Deutschland e.V., www.plasticseurope.org, 2011

Keramische Werkstoffe  bestehen aus Verbindungen von metallischen und nicht-metallischen Elementen. Sie ergeben eine harte, spröde und hochschmelzende Substanz, die sich im allgemeinen... mehr erfahren »
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Keramische Werkstoffe bestehen aus Verbindungen von metallischen und nicht-metallischen Elementen. Sie ergeben eine harte, spröde und hochschmelzende Substanz, die sich im allgemeinen durch gute thermische und elektrische Isolationseigenschaften auszeichnen und über Druckfestigkeit und chemische Resistenz verfügen, andererseits aber keine plastische Verformung zulassen und damit bruchgefährdet sind. Es gibt drei Hauptgruppen, in die sich die keramischen Werkstoffe einteilen lassen, und zwar in Kristallkeramik, Glaskeramik und Mischungen von beiden. Ihre Anwendung erstreckt sich über einen weiten Bereich von Ziegeln und Fliesen über Glaswaren, Feuerfestwerkstoffe, Elektro- und Motorenbauteilen, Schleifmitteln bis hin zu keramischen Schutzschichten auf anderen Materialien. Alle wirtschaftlich bedeutenden Keramiken sind in der DIN 60 672 aufgeführt.

Als Ingenieurkeramiken oder technische Keramiken werden solche bezeichnet, die über die Anwendung als Gebrauchskeramik (aus der Gruppe der Ton- und Silikatkeramiken) wie Geschirr, Ziegel, Sanitärkeramik usw. hinausgehen. Dazu gehören oxidische, nichtoxidische und Mischkeramiken, deren Werkstoffeigenschaften sich nicht nur durch die Art des Rohstoffes, sondern auch durch die Formgebung der Rohmasse bei niedrigen Temperaturen und die sich anschließenden Sinterprozesse bei hohen Temperaturen gezielt einstellen lassen. Damit lassen sich Qualitäten für sehr unterschiedliche Anforderungen herstellen, etwa mit höchster Temperaturstabilität bis hin zu 2500°C z.B. für Brennerkomponenten, mit größter Verschleißfestigkeit z.B. als Lagerschalen in Turbinen, als elektrische Isolatoren oder – ganz im Gegensatz - auch als widerstandsfreie Supraleiter.

Zur Gruppe der aus Metalloxiden bestehendenOxidkeramiken gehören Aluminiumoxid (aufgrund seiner vielseitigen Eigenschaften und Wirtschaftlichkeit der am häufigsten eingesetzte Keramikwerkstoff, beispielsweise bei Schutzrohren für Thermoelemente, Dichtscheiben für Armaturen, Schleif- und Schneidwerkzeugen), Zirkonoxid(wird durch Legieren stabilisiert, Einsatz bei mechanisch hochbelasteten Komponenten im Motoren- und Werkzeugbau; durch Eignung zur Messung von Sauerstoffpartialdrücken Bauteil von Lambdasonden in Katalysatoren; gute tribologische Eigenschaften, hohe Korrosions-beständigkeit), Aluminiumtitanat (Mischphase aus Aluminiumoxid und Titandioxid mit niedriger Wärmeleitfähigkeit und hoher Temperaturwechselbeständigkeit, daher idealer Einsatz bei Kolbenböden und Auspuffkrümmern (Portliner) in Motoren und bei Ofen-schiebern), Magnesiumoxid (mit hoher Temperaturbeständigkeit und hoher Wärme-leitfähigkeit sowie elektrischer Isolierfähigkeit Einsatz als Feuerfestkeramik, als Ofen-auskleidung, als Füllstoff bei Tauchsiederrohren oder Heizpatronen und als Isolier-werkstoff) und Piezokeramik (Mischkristallsystem mit piezoelektrischen Effekten: Einerseits Freisetzen von elektrischer Energie bei Belastung oder Verformung und andererseits Änderung der Dimension oder Schwingungserzeugung, wenn elektrische Spannung angelegt wird; mit diesen besonderen Eigenschaften Einsatz als elektro-mechanischer Wandler in vielen Bereichen der Technik, beispielsweise als Schwingquarz bei Uhren, als Ultraschallerzeuger oder als Sensor).

Werkstoffe aus Nichtoxid-Keramik bestehen aus Verbindungen von Silizium und Aluminium mit Stickstoff oder Kohlenstoff und werden in Karbide (elektrisch- und wärmeleitend) und Nitride (elektrisch isolierend) unterteilt. Sehr gute mechanische Eigenschaften haben sie alle.

Siliziumkarbid hat innerhalb der karbidischen Gruppe die größte Bedeutung. Je nach Herstellungsverfahren und Art der Bindung lassen sich offenporige oder dichte Siliziumkarbidkeramiken herstellen. Die erzielbaren Eigenschaften (diamantähnliche Härte, Verschleißfestigkeit und Wärmeleitfähigkeit) erlauben auch Anwendungen bei extremen Anforderungen. Weil bei den meisten Sinterprozessen keine Schwindung stattfindet, lassen sich auch großformatige Bauteile mit präzisen Abmessungen herstellen.

Aus der Gruppe der Nitride kommen Werkstoffe mit höchster Zähigkeit, Verschleiß-festigkeit und Biegefestigkeit (Siliziumnitrid), mit höchster Wärmeleitfähigkeit sowie hohem elektrischen Isolationswiderstand (Aluminiumnitrid) oder mit hoher Bruchzähigkeit (Siliziumaluminiumoxinitrid). Turboladerrotoren, Ventile, Wälzlager, Schneidwerkzeuge und Isolierwerkstoffe lassen sich damit herstellen.

Zu den Polymeren gehören so unterschiedliche Materialien wie Kunststoffe, Gummi oder Kleber. Ein Polymer ist ein organischer Werkstoff und besteht zum überwiegenden Teil aus Kohlenstoff und Wasserstoff. Polymere sind große Moleküle, die die Form einer Kette (Kettenmolekül) besitzen, in der sehr viele identische Untereinheiten (die Monomere) sich wiederholen.

Seit der Einführung des Begriffes „Kunststoff“ für eine zunächst nicht klar definierte Stoffgruppe (erstmalig von der Zeitschrift Kunststoffe, gegründet 1911) ist dieser Begriff in der deutschen Sprache festgeschrieben und bezeichnet künstlich hergestellte Stoffe mit polymeren Werkstoffaufbau.

Die Modellvorstellung über den Aufbau der Kunststoffmoleküle geht auf Hermann Staudinger zurück. Der deutsche Nobelpreisträger hat mit dieser Modellbildung Anfang der 20er Jahre die Grundlage für neue Synthesemethoden geschaffen und dem Material damit maßgeblich zu einer größeren wirtschaftlichen Bedeutung verholfen.

Mitte des 19. Jahrhundert begann die industrielle Verarbeitung von Kunststoffen zunächst mit der Herstellung von Kautschuk. Die zu diesem Zeitpunkt aufkommende Automobilindustrie war dabei der Motor für ein schnelles Wachstum der Kautschukindustrie. Erst Mitte der dreißiger Jahre kamen die synthetisch hergestellten Thermoplaste auf den Markt, welche seitdem ein unaufhaltsames Wachstum verzeichnen können.

Der Herstellung von Kunststoffen liegen die drei Reaktionsvorgänge Polymerisation, Polyaddition sowie Polykondensation zugrunde. Als Rohstoff zur Herstellung von Kunststoffen wird vorwiegend Erdöl eingesetzt, wobei aber nur ein Anteil von 4% der jährlich geförderten Erdölvorkommen zur Herstellung von Kunststoffen eingesetzt wird. Obwohl die Herstellung von Kunststoffen auf Basis nachwachsender Rohstoffe mit einer Wachstumsrate von etwa 4-5% zunimmt, ist heute noch ungewiss ob eine vollständige Substitution der petrochemisch hergestellten Kunststoffe je eintreten wird.

Kunststoffe werden in die drei großen Gruppen der Thermoplaste, Elastomere und Duromere unterteilt. Thermoplaste unterscheiden sich signifikant von den Elastomeren und Duromeren durch die Tatsache, dass sich Thermoplaste beliebig oft durch Temperaturzufuhr in den plastisch verformbaren Zustand überführen lassen. Elastomere und Duromere hingegen können nach Ihrer Verarbeitung durch eine Temperaturzufuhr nicht mehr in den verformbaren Zustand überführt werden.

Ferner unterscheiden sich die Eigenschaften der Kunststoffgruppen erheblich. Während Elastomere erhebliche Dehnbarkeit bei geringen Festigkeiten aufweisen, stellen die Duromere einen hochfesten, jedoch häufig auch spröden Werkstoff dar. Aufgrund der Tatsache, dass sich diese Werkstoffe bei Temperaturzufuhr chemisch zersetzen (verbrennen), kann nach der Formgebung eine weitere Verarbeitung ausschließlich durch spanende Fertigungsverfahren erfolgen.

Thermoplaste stechen durch sehr gute mechanische Eigenschaften, kombiniert mit einer hervorragenden Verarbeitbarkeit in Massenproduktionsverfahren hervor. Kein anderer Konstruktionswerkstoff bietet derart vielfältige Möglichkeiten zur Formgebung, Kombination und zur Funktionsintegration in ein Bauteil wie thermoplastische Kunststoffe.

Die Verarbeitung von thermoplastischen Kunststoffen erfolgt maßgeblich durch die Verarbeitungsverfahren Extrusion und Spritzgießen.

Bei der Extrusion wird ein meist pulver- oder granulatförmiger Kunststoff-Rohstoff durch Zufuhr von Energie aufgeschmolzen und die so kontinuierlich entstehende zähflüssige Kunststoffschmelze durch ein formgebendes Extrusionswerkzeug gepresst. Das so ausgeformte Profil wird entweder direkt gekühlt, so dass ein Halbzeug entsteht (z.B. Fensterprofil, Rohr) oder die noch verformbare Masse wird durch Folgeprozesse zum Endprodukt (z.B. Flaschen, Hohlkörpern, Folien) umgeformt.

Dazu eingesetzte Verarbeitungsverfahren sind beispielsweise das Blasformen, bei dem ein verformbarer Kunststoffschlauch zwischen zwei gekühlten Werkzeughälften eingeklemmt wird und durch ein Aufblasen und Anlegen des Schlauches an die Formbacken des Werkzeuges ein Produkt ausgebildet wird. Ein anderes Kunststoffverarbeitungsverfahren ist die Schlauchfolienextrusion, bei der ein verformbarer Kunststoffschlauch in einem kontinuierlichen Prozess so stark aufgeblasen wird, dass die Wandstärke des Schlauches stark abnimmt und eine dünnwandige Folie entsteht.

Beim Spritzgießen von Thermoplasten wird eine flüssige Kunststoffschmelze in ein gekühltes formgebendes Werkzeug eingespritzt und dort durch Temperaturabfuhr in seiner Form fixiert. Nach dem Kühlvorgang öffnet sich das formgebende Werkzeug und ein fertiges, oft mehrfarbiges oder aus unterschiedlichen Materialien bestehendes Produkt kann dem Werkzeug entnommen werden. Das diskontinuierliche Verarbeitungsverfahren Spritzguss kann auf diese Weise in einem einzigen Zyklus von wenigen Sekunden zum Teil mehr als 100 Einzelteile produzieren.

Die Kunststoffindustrie besteht aus Kunststofferzeugern, Kunststoffverarbeitern und Kunststoffmaschinenbauern und ist mit einem Umsatz von ca. 90 Mrd. Euro und fast 500.000 Beschäftigten einer der wichtigsten Wirtschaftszweige in der Bundesrepublik Deutschland. Für andere Industriezweige wie den Fahrzeug- und Maschinenbau, die Verpackungsindustrie, die Elektrotechnik oder die Bauindustrie liefert die Kunststoffbranche innovative Lösungen mit speziell abgestimmten Produkteigenschaften.

Kunststoffprodukte gehören zu den High-Tech Produkten der deutschen Industrie, auch wenn dies dem Anwender häufig verborgen bleibt. Eine Verpackungsfolie für Lebensmittel kombiniert heutzutage bis zu elf verschiedene Kunststoffe und trägt damit zu hervorragenden Haltbarkeitseigenschaften des verpackten Lebensmittels bei. In anderen Bereichen werden schwere Metallkomponenten durch leichte faserverstärkte Kunststoffe substituiert wie beispielsweise im Flugzeugbau, im Rennsport oder in der Automobilindustrie.

Kunststoffe sind aus der heutigen Zeit nicht mehr wegzudenken. Die hervorragenden Verarbeitungsmöglichkeiten gepaart mit einer sehr wirtschaftlichen Produktion und einer unüberschaubaren Vielfalt an Möglichkeiten zur Funktionsintegration oder Kombination von Werkstoffen mit unterschiedlichen Eigenschaften macht Kunststoffe zum Werkstoff des 21. Jahrhunderts!

 

Literaturhinweise:

Weißbach: Werkstoffkunde, 16. Auflage, Vieweg Verlag Braunschweig, 2007, 
ISBN: 978-3-8348-0295-3

Informationszentrum Technische Keramik, www.keramikverband.de, 2011

Michaeli: Einführung in die Kunststoffverarbeitung, 5. Auflage, Carl Hanser Verlag München Wien 2006, ISBN-13: 978-3-446-40580-6

Menges, Haberstroh, Michaeli, Schmachtenberg: Werkstoffkunde Kunststoffe, 5. Auflage, Carl Hanser Verlag München Wien, 2002, ISBN-13: 978-9-446-21257-2

Welt der Physik, Denkschrift zum Jahr der Physik – Polymere, www.weltderphysik.de, 2003

Wortberg: Kunststofftechnik, Vorlesungsskript, Universität Duisburg-Essen, 2011

Wirtschaftsvereinigung Kunststoff, Die Branchenvertretung der deutschen Kunststoffindustrie, www.wv-kunststoff.org, 2011

Plastics Europe, Kunststoff, Werkstoff des 21. Jahrhunderts, PlasticsEurope Deutschland e.V., www.plasticseurope.org, 2011

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