Seit 1991 entwickelt das Unternehmen M.TEC komplexe Kunststoffbauteile und -baugruppen für verschiedene Branchen. Kunststoffe ersetzen in vielen Anwendungen andere Werkstoffe wie Metalle und Keramiken aufgrund ihrer Vorteile, darunter geringes spezifisches Gewicht, Variabilität in Form und Funktion, Medienbeständigkeit und Wirtschaftlichkeit. Diese Polymerwerkstoffe ermöglichen die Herstellung komplizierter, funktionsintegrierter Bauteile in wenigen Fertigungsschritten, sogar in Großserien mit Millionenstückzahlen.
Schlüsselaspekte im Überblick
- Steigende Bedeutung von Kunststoffen in technischen Anwendungen
- Herstellung komplexer, funktionsintegrierter Bauteile in Großserie
- Vorteile von Kunststoffen gegenüber anderen Werkstoffen
- Eigenschaften und Einsatzgebiete technischer Polymerwerkstoffe
- Herausforderungen bei der Verwendung von Kunststoffrezyklaten
Grundlegende Eigenschaften technischer Kunststoffe und ihre Bedeutung
Technische Thermoplaste, Duroplaste und Elastomere sind vielseitige Werkstoffe, die in einer Vielzahl von Anwendungen zum Einsatz kommen. Diese Kunststoffe zeichnen sich durch hervorragende mechanische, thermische und chemische Eigenschaften aus, die sie für anspruchsvolle technische Anwendungen prädestinieren.
Mechanische und thermische Eigenschaften
Hochleistungskunststoffe überzeugen durch eine hohe Festigkeit, Steifigkeit und Bruchzähigkeit. Gleichzeitig bieten sie eine gute Beständigkeit gegen Temperatureinflüsse, was sie für Einsatzbereiche mit extremen Bedingungen geeignet macht. Die breite Palette an mechanischen und thermischen Eigenschaften ermöglicht es, passgenau auf die spezifischen Anforderungen des jeweiligen Produkts zu reagieren. 
Chemische Beständigkeit und Langlebigkeit
Technische Kunststoffe zeichnen sich durch eine hohe chemische Beständigkeit aus, was ihre Langlebigkeit und Widerstandsfähigkeit erhöht. Diese Eigenschaften sind insbesondere in aggressiven Umgebungen oder bei Kontakt mit Chemikalien von großer Bedeutung. Die lange Lebensdauer der Produkte trägt zudem zur Nachhaltigkeit bei.
Gewichtsvorteile und Kosteneffizienz
Ein weiterer wesentlicher Vorteil technischer Kunststoffe ist ihr geringes Gewicht im Vergleich zu herkömmlichen Materialien wie Metall oder Keramik. Dies ermöglicht leichtere Konstruktionen und Einsparungen bei Energie und Ressourcen. Darüber hinaus sind Kunststoffe in der Regel kostengünstiger in der Herstellung, was sie zu einer attraktiven Alternative macht.
„Kunststoffe haben das Potenzial, viele unserer heutigen Probleme zu lösen, indem sie leichte, stabile und kostengünstige Lösungen bieten.“
Herausforderungen beim Einsatz von Kunststoffrezyklaten
Der Einsatz von Verbundwerkstoffen und faserverstärkten Kunststoffen in technischen Anwendungen bringt einige Herausforderungen mit sich. Rezyklat-Kunststoffe unterscheiden sich in ihren Eigenschaften oft deutlich von Neuware-Kunststoffen. Vorschädigungen, Verunreinigungen und Mischungseffekte können die Langzeitbeständigkeit, Mechanik und Betriebsfestigkeit der Materialien beeinflussen.
Chargenschwankungen können zu größeren Streubreiten in den mechanischen Kennwerten und erhöhten Ausfallwahrscheinlichkeiten führen. Zudem ist das Verhalten unter Langzeitbelastung und Änderungen des Materialverhaltens durch äußere Einflüsse oft nicht ausreichend bekannt. Dies stellt Hersteller vor große Herausforderungen bei der Qualitätssicherung und Produktentwicklung.
Gemäß dem Kreislaufwirtschaftsgesetz (KrWG) sind Einrichtungen des Bundes und nachgeordnete Behörden verpflichtet, rezyklathaltige Kunststoffprodukte bei der Beschaffung zu bevorzugen (§ 45 Abs. 2 Nr. 2 KrWG).
Um den Einsatz von Kunststoffrezyklaten in technischen Anwendungen zu fördern, müssen diese Herausforderungen systematisch angegangen werden. Innovative Analysemethoden, digitale Prozessoptimierung und verstärkte Forschung an den Materialeigenschaften sind wichtige Ansätze, um die Qualität und Zuverlässigkeit von Rezyklat-Kunststoffen zu verbessern.
Nur so kann das große Potenzial von Rezyklaten für eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft voll ausgeschöpft werden. Der Gesetzgeber schafft hier mit Quoten und Förderprogrammen wichtige Rahmenbedingungen, um die Nachfrage nach rezyklatbasierten Produkten zu steigern.
Technische Kunststoffe im Überblick: Arten und Anwendungsgebiete
In der Welt der technischen Kunststoffe finden sich vielfältige Möglichkeiten, anspruchsvolle Anwendungen zu realisieren. Von Hochtemperaturpolymeren bis hin zu robusten Konstruktionskunststoffen bietet diese Materialgruppe eine breite Palette an Eigenschaften, die sich optimal auf spezifische Herausforderungen abstimmen lassen.
Thermoplaste und ihre Einsatzbereiche
Zu den besonders leistungsfähigen Thermoplasten zählen Polyamide (PA), Polyethylenterephthalat (PET) und Polycarbonat (PC). Diese Kunststoffe zeichnen sich durch ihre hervorragenden mechanischen und thermischen Eigenschaften aus und finden Anwendung in der Automobil-, Elektronik- und Luftfahrtindustrie. Ihr geringes Gewicht bei gleichzeitig hoher Festigkeit macht sie zu idealen Werkstoffen für gewichtsoptimierte Konstruktionen.
Duroplaste in der technischen Anwendung
Neben den Thermoplasten spielen auch Duroplaste eine wichtige Rolle in technischen Anwendungen. Beispiele sind Epoxidharze und Polyesterharze, die aufgrund ihrer hohen Temperaturbeständigkeit, chemischen Resistenz und mechanischen Stabilität in zahlreichen Industriezweigen zum Einsatz kommen. Ihre Eigenschaften machen sie zu wertvollen Werkstoffen für den Maschinenbau, die Elektrotechnik und den Anlagenbau.
Hochleistungspolymere für Spezialanwendungen
Für besonders anspruchsvolle Einsatzzwecke stehen Hochleistungspolymere zur Verfügung. Dazu gehören Polyetheretherketon (PEEK), Polyphenylensulfid (PPS) und Polyimide (PI), die durch ihre hervorragende Temperaturbeständigkeit, chemische Beständigkeit und mechanische Eigenschaften überzeugen. Diese Hochtemperaturpolymere finden ihren Platz in der Luft- und Raumfahrt, der Medizintechnik und in der Halbleiterindustrie.
„Technische Kunststoffe eröffnen ein breites Spektrum an Möglichkeiten, um Produkte mit höchsten Anforderungen zu realisieren.“
Innovative Analysemethoden für Kunststoffmaterialien
In der Welt der Technische Kunststoffe und Polymerwerkstoffe gewinnen moderne Analysemethoden zunehmend an Bedeutung. Diese umfassenden Verfahren bieten tiefe Einblicke in die physikalischen, rheologischen, mechanischen und chemischen Eigenschaften der Materialien. Durch die genaue Charakterisierung können Zusammenhänge zwischen Konfektionierung und chemischer Zusammensetzung besser verstanden werden.
Innovative Analyseverfahren ermöglichen es, maßgeschneiderte Formulierungen mit ausgewählten Rezyklaten und definierten Additiven zu entwickeln. Am Beispiel der thermischen Alterung können so Langzeiteigenschaften bestimmt werden, wobei der Fokus insbesondere auf rheologischen Eigenschaften und mechanischem Verhalten liegt.
„Moderne Analysemethoden sind ein Schlüssel zum Verständnis und zur Optimierung technischer Kunststoffmaterialien. Sie liefern wertvolle Erkenntnisse, die für die Weiterentwicklung und den zielgerichteten Einsatz dieser Werkstoffe unerlässlich sind.“
Die Kunststoffindustrie setzt zunehmend auf leistungsstarke Werkzeuge, um den gesamten Entwicklungsprozess von der Materialauswahl bis hin zur Produktionsoptimierung zu unterstützen. Durch den Einsatz innovativer Analysemethoden können Kunststoffhersteller und -verarbeiter die Qualität ihrer Produkte steigern, Kosten senken und gleichzeitig den Weg zu einer nachhaltigeren Zukunft ebnen.
Nachhaltige Entwicklung in der Kunststoffindustrie
In der Kunststoffbranche steht die Förderung von Nachhaltigkeit an erster Stelle. Unternehmen wie Technoform, Hersteller von Hochleistungspolymeren und technischen Thermoplasten, setzen sich dafür ein, die ökologischen Auswirkungen ihrer Produktion zu minimieren. Dies umfasst die Optimierung von Produktionsprozessen, die Analyse des gesamten Lebenszyklus und den verstärkten Einsatz von Recyclingmaterial.
Biobasierte Kunststoffalternativen
Eine vielversprechende Alternative zu erdölbasierten Polymeren sind biobasierte Kunststoffe, die aus nachwachsenden Rohstoffen wie Zuckerrohr, Zellulose oder Maisstärke hergestellt werden. Diese Materialien können in vielen Anwendungen, von textilen Fasern bis hin zu konstruktiven Elementen, eingesetzt werden und tragen zur Reduzierung der Abhängigkeit von fossilen Ressourcen bei.
Kreislaufwirtschaft und Recyclingkonzepte
Darüber hinaus setzt Technoform auf das Prinzip der Kreislaufwirtschaft, indem das Unternehmen ausschließlich Rezyklate aus den eigenen Produktionskreisläufen verwendet. Ziel ist es, Kunststoffprodukte am Ende ihrer Lebensdauer vollständig zu recyceln und so Abfall zu vermeiden. Neue Entwicklungsprozesse ermöglichen es, Produkte so zu konzipieren, dass sie später sortenrein wiederverwertet werden können.
Technoform erhielt das Cradle-to-Cradle-Zertifikat für umwelt-intelligentes Design und setzt auf das Sortieren und Upcyceln von Kunststoffen.
Durch den Einsatz von Rezyklaten und die Förderung der Kreislaufwirtschaft leistet die Kunststoffindustrie einen wichtigen Beitrag zur nachhaltigen Entwicklung. Gleichzeitig bieten biobasierte Kunststoffalternativen neue Möglichkeiten, um die Abhängigkeit von fossilen Rohstoffen zu reduzieren.
Qualitätssicherung und Materialcharakterisierung
In der Kunststoffbranche spielt die Qualitätssicherung und Materialcharakterisierung eine entscheidende Rolle. Ob es sich um Duroplaste, Elastomere oder Verbundwerkstoffe handelt, eine genaue Analyse der Materialeigenschaften ist unerlässlich für den erfolgreichen Einsatz dieser Werkstoffe. Durch moderne Prüfverfahren und innovative Sensortechnologie können Hersteller ein tieferes Verständnis für das Zusammenspiel von Materialeigenschaften und Produktqualität gewinnen.
Materialcharakterisierung ist von unschätzbarem Wert in der Kunststoffherstellung. Zahlreiche Techniken und Tests, wie dielektrische Analyse, Lichtmikroskopie oder berührungslose 3D-Verformungsmessung, bieten Einblicke in die physikalischen, thermischen, mechanischen und chemischen Eigenschaften der Werkstoffe. Sensoren, die direkt im Werkzeug integriert sind, liefern sogar Echtzeitdaten zum Materialverhalten während der Verarbeitung.
Die so gewonnenen Erkenntnisse sind entscheidend, um die Qualität der Endprodukte zu sichern und kontinuierlich zu verbessern. Durch den Einsatz intelligenter Analysemethoden können Kunststoffhersteller ihre Produktionsprozesse optimieren und wertvolle Informationen für die Weiterentwicklung ihrer Duroplaste, Elastomere und Verbundwerkstoffe gewinnen.
„Materialcharakterisierung ist der Schlüssel zu einer effizienten und nachhaltigen Kunststoffproduktion.“
Smart Manufacturing und Industrie 4.0 in der Kunststoffverarbeitung
Moderne Produktionstechnologien wie Smart Manufacturing und Industrie 4.0 tragen entscheidend zur Effizienzsteigerung und Ressourcenschonung in der Kunststoffverarbeitung bei. Digitale Vernetzung, Automatisierung und datengesteuerte Prozessoptimierung ermöglichen es, die Herstellung von Faserverstärkten Kunststoffen und Hochtemperaturpolymeren kosteneffizient und umweltfreundlich zu gestalten.
Digitalisierung der Produktionsprozesse
Auf der Hannover Messe 2017 präsentierten Kunststoffhersteller und -verarbeiter erste Anwendungsbeispiele für Industrie 4.0 in der Kunststoffproduktion. Dabei wurden personalisierte, smart vernetzte Fertigungsprozesse demonstriert, die von der Spritzgießtechnik bis hin zur additiven Fertigung und Automation reichten. Mithilfe von NFC-Chips, QR-Codes und digitalen Plattformen konnten Produktdaten und Qualitätsinformationen in Echtzeit übermittelt werden.
Prozessoptimierung und Ressourceneffizienz
Das Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) in Aachen treibt die Entwicklung eines „Plastics Innovation Center 4.0“ voran, um die Digitalisierung in der Branche weiter voranzubringen. Ziel ist es, durch vernetzte Produktionsabläufe und datenbasierte Entscheidungen die Herstellung von Faserverstärkten Kunststoffen und Hochtemperaturpolymeren zu optimieren und den Ressourceneinsatz zu minimieren. Das Projekt wird mit Mitteln des Landes Nordrhein-Westfalen und der Europäischen Union finanziert.
Auch in China werden staatliche Förderprogramme für den Aufbau smarter Fabriken in der Kunststoffindustrie aufgelegt, um die Wettbewerbsfähigkeit der Branche zu stärken.
Zukunftsperspektiven der Kunststofftechnologie
Die Zukunft der Kunststofftechnologie liegt in der kontinuierlichen Innovation von Materialien, Produkten und Prozessen. Langfristige Ziele umfassen CO2-neutrale Produktion, Erhöhung des Recyclinganteils und Förderung der Kreislaufwirtschaft. Neuartige Konstruktionskunststoffe und Technische Kunststoffe sollen die Eigenschaften bereitstellen, die moderne und anspruchsvolle Anwendungen erfordern.
Innovative Rohstoffe, durchdachte Materialzusammensetzungen und clevere Designs bilden die Basis für leistungsstarke und langlebige Produkte. Die K 2025, eine wichtige internationale Messe für die Kunststoff- und Kautschukindustrie, prägt die Zukunft dieser Branche. Als einzigartige Fachmesse präsentiert sie komplexe Lösungen und zieht Aussteller und Besucher aus der ganzen Welt an.
„Die Kunststoffmesse bietet eine breite Plattform für den Austausch mit Experten und führenden Vertretern der Branche.“
Ein Schwerpunkt der K 2025 liegt auf Nachhaltigkeit, Kreislaufwirtschaft, Digitalisierung und sozialer Verantwortung. Die Branche erlebt eine Phase der Transformation durch den Einsatz digitaler Technologien wie künstliche Intelligenz, IoT und Industrie 4.0. Die Messe bietet eine ideale Plattform, um diese Entwicklungen zu erfahren und zu erkunden.
Gleichzeitig stehen Kunststoffe in der Kritik: Sie tragen erheblich zu den Treibhausgasemissionen bei und führen zu Plastikmüll und Mikroplastik. Forschende haben daher vier strategische Felder zur Transformation der Kunststoffwirtschaft in eine kreislauforientierte Zukunft beschrieben. Dazu gehören die Verengung, Betrieb, Verlangsamung und Schließung des Kreislaufs.
Zukunftsweisende Lösungen für eine nachhaltige Kunststofftechnologie erfordern sektorenübergreifende Zusammenarbeit. Innovative Analysetechniken, digitale Produktionsverfahren und neue Recyclingkonzepte bilden das Fundament für eine leistungsfähige und umweltfreundliche Kunststoffbranche der Zukunft.
Rechtliche Rahmenbedingungen und Industriestandards
Die rasche Entwicklung der Polymerwerkstoffe und Hochleistungspolymere geht einher mit zunehmenden rechtlichen Vorgaben und Industriestandards. Gesetzliche Regelungen wie das Kreislaufwirtschaftsgesetz (KrWG) in Deutschland und der Circular Economy Action Plan der EU treiben die Verwendung von Kunststoffrezyklaten voran. Zukünftige Initiativen wie die Single Use Plastics (SUP) Directive und die End-of-Life Vehicles (ELVs) Regulation verlangen sogar den verpflichtenden Einsatz von recycelten Kunststoffen in signifikanten Mengen.
Die Industrie steht nun vor der Herausforderung, praktikable Lösungen zu entwickeln, um diese gesetzlichen Anforderungen zu erfüllen. Gleichzeitig müssen Bedenken und Skepsis potenzieller Anwender gegenüber der Qualität und Leistungsfähigkeit von Rezyklaten ausgeräumt werden. Hier spielen Industriestandards wie die VDI-Richtlinien eine wichtige Rolle, indem sie einheitliche Qualitätsstandards und Testverfahren definieren.
Der VDI e.V. ist mit seinen über 600 Gremien und rund 10.000 ehrenamtlichen Expertinnen und Experten aus Wissenschaft, Industrie und Verwaltung ein zentraler Akteur bei der Entwicklung von Industriestandards für Polymerwerkstoffe. Neue Formate wie die VDI-Richtlinien Mensch und Technik (VDI-MT) und die VDI-Expertenempfehlungen (VDI-EE) tragen dazu bei, die Standardisierung auch in gesellschaftlich relevanten Bereichen voranzubringen.
