Kunststofftechnik

Die Kunststofftechnik ist ein Bereich des Maschinenbaus, der sich mit der Herstellung, Verarbeitung und Anwendung von Kunststoffen beschäftigt. Sie umfasst die Auswahl geeigneter Kunststoffmaterialien, die Entwicklung von Bauteilen sowie die Auswahl und Optimierung der Fertigungsverfahren.

Ein zentrales Verfahren der Kunststofftechnik ist das Spritzgießen. Dabei wird Kunststoffgranulat zunächst erhitzt und in eine plastische, flüssige Form gebracht. Diese Kunststoffschmelze wird dann unter hohem Druck in eine meist metallische Form (das sogenannte Spritzgießwerkzeug) eingespritzt. Nachdem der Kunststoff abgekühlt und erstarrt ist, wird das fertige Bauteil aus der Form ausgeworfen. Dieses Verfahren eignet sich besonders für die Massenproduktion von präzisen, komplexen Kunststoffteilen, da es sehr schnell und wiederholgenau arbeitet. Allerdings sind die Werkzeugkosten hoch, weshalb sich das Verfahren vor allem für große Stückzahlen lohnt.

Ein weiteres wichtiges Verfahren in der Kunststofftechnik ist der 3D-Druck, auch bekannt als additive Fertigung. Hierbei wird ein Bauteil schichtweise direkt aus einem digitalen Modell aufgebaut. Beim häufig genutzten FDM-Verfahren (Fused Deposition Modeling) wird ein Kunststoffdraht (Filament) aufgeschmolzen und durch eine feine Düse Schicht für Schicht aufgetragen. Der 3D-Druck eignet sich besonders für Prototypen, Einzelstücke und komplexe Geometrien, die mit herkömmlichen Verfahren schwer herzustellen sind. Im Vergleich zum Spritzgießen ist der 3D-Druck jedoch langsamer und weniger wirtschaftlich bei größeren Stückzahlen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Spritzgießen ideal für die Serienfertigung ist, während der 3D-Druck vor allem in der Entwicklung, im Modellbau und bei Kleinserien Vorteile bietet.

Von der Entwicklung zur Serie

Die Produktentwicklung in der Kunststofftechnik umfasst alle Schritte von der ersten Idee bis zum fertigen Kunststoffprodukt. Dabei müssen sowohl die Anforderungen an das Produkt als auch die Eigenschaften des Kunststoffmaterials berücksichtigt werden.

Am Anfang steht meist die Ideenfindung und Konstruktion. Mit CAD-Programmen wird das Bauteil am Computer entworfen. In dieser Phase wird festgelegt, welche Funktionen das Produkt erfüllen muss, wie es aussieht und wie es später hergestellt werden soll.

Anschließend folgt die Materialauswahl. Je nach Einsatzgebiet werden unterschiedliche Kunststoffe verwendet – z. B. robuste Thermoplaste für technische Bauteile oder flexible Kunststoffe für Verpackungen. Dabei spielen auch Umweltfaktoren, Kosten und Recyclingfähigkeit eine Rolle.

Daraufhin werden meist erste Prototypen gefertigt, oft im 3D-Druck, um das Design und die Funktion zu testen. Nach Verbesserungen am Entwurf wird das Bauteil für die Serienfertigung, z. B. im Spritzgießverfahren, vorbereitet. Dafür muss eine geeignete Form (Werkzeug) hergestellt werden.

Zum Schluss werden Tests durchgeführt (z. B. Belastungs-, Temperatur- oder Alterungstests), bevor das Produkt in die Massenproduktion geht. Qualitätssicherung und Optimierung begleiten den gesamten Entwicklungsprozess.

Zusammengefasst ist die Produktentwicklung in der Kunststofftechnik ein komplexer Prozess, bei dem Technik, Design, Materialkunde und Fertigung eng zusammenarbeiten, um ein funktionales und wirtschaftliches Kunststoffprodukt zu realisieren.