Materialauswahl für Kunststoffbauteile: Was Ingenieure wissen müssen
Die Kunststoffauswahl für Bauteile ist ein entscheidender Schritt in der Entwicklung technischer Produkte. Ingenieure stehen dabei vor der Herausforderung, aus einer Vielzahl von Kunststoffen das geeignete Material auszuwählen, das alle Anforderungen in mechanischer, thermischer und chemischer Hinsicht erfüllt. Dieser Beitrag zeigt auf, welche Kriterien wirklich zählen und wie eine fundierte Materialwahl gelingt.
Anforderungen an Kunststoffbauteile: Mehr als nur Festigkeit
Je nach Einsatzgebiet müssen Kunststoffbauteile sehr unterschiedliche Eigenschaften mitbringen. Während in einem Gehäuse für Elektrogeräte die elektrische Isolationsfähigkeit und die Dimensionsstabilität im Vordergrund stehen, ist bei einem Gleitlager die Verschleißfestigkeit entscheidend. In der Medizintechnik hingegen spielen Biokompatibilität und Sterilisierbarkeit eine tragende Rolle.
Wichtige Kriterien bei der Materialauswahl
Die Auswahl eines passenden Kunststoffs basiert auf einer Vielzahl technischer Kriterien:
Mechanische Belastbarkeit
Wie hoch sind die auftretenden Kräfte? Muss das Bauteil stoßfest, biegefest oder druckstabil sein? Kunststoffe wie POM, PA oder glasfaserverstärkte Varianten sind hier oft erste Wahl.
Temperaturbeständigkeit
Wird das Bauteil dauerhaft oder kurzzeitig hohen Temperaturen ausgesetzt? Materialien wie PEEK oder PPS können auch bei Temperaturen über 200 °C stabil bleiben.
Chemische Beständigkeit
Ein Kontakt mit Ölen, Lösungsmitteln, Reinigern oder aggressiven Medien erfordert eine genaue Prüfung. PTFE, PVDF oder PP sind besonders beständig gegen Chemikalien.
Reibung und Verschleiß
Bewegte Anwendungen wie Zahnräder, Gleitführungen oder Lager erfordern Werkstoffe mit niedrigem Reibwert. Hier bieten sich zum Beispiel modifizierte POM-Typen oder UHMW-PE an.
Normen & Zulassungen
In bestimmten Branchen wie der Lebensmittelindustrie (z. B. FDA-Zulassung) oder Medizintechnik (ISO 10993) sind Zulassungen unerlässlich. Diese müssen bei der Kunststoffauswahl für Bauteile zwingend berücksichtigt werden.
Typische Anwendungsbereiche und geeignete Kunststoffe
| Anwendung | Empfohlene Kunststoffe |
|---|---|
| Gleitlager, Zahnräder | POM, PA, UHMW-PE |
| Gehäuse für Elektronik | PC, ABS, PC/ABS, PBT |
| Lebensmittelkontakt | PP, POM mit FDA-Zulassung |
| Medizintechnik | PEEK, PPSU, PEI (biokompatibel) |
| Hochtemperatur-Anwendungen | PEEK, PPS, PTFE |
Auswahlverfahren in der Praxis
Eine strukturierte Herangehensweise beginnt mit der Anforderungsanalyse: Welche mechanischen, thermischen und chemischen Bedingungen herrschen vor? Danach folgt die Vorauswahl geeigneter Werkstoffe. Tools wie Werkstoffdatenbanken, Vergleichstabellen und Simulationen helfen, die Auswahl zu verfeinern. Auch der Austausch mit Materialexperten oder Lieferanten kann wertvolle Erkenntnisse liefern.
Häufige Fehler bei der Kunststoffauswahl
Die Entscheidung erfolgt zu früh, ohne alle Anforderungen zu kennen.
Preis wird über Qualität gestellt, was langfristig teurer wird.
Zulassungen und Normen werden erst im Nachhinein geprüft.
Die Langzeitbeständigkeit wird unterschätzt, insbesondere bei UV- oder Chemikalienbelastung.
Fazit: Kunststoffauswahl ist eine strategische Entscheidung
Die Wahl des richtigen Kunststoffs beeinflusst nicht nur die Funktion, sondern auch die Lebensdauer, Sicherheit und Wirtschaftlichkeit eines Produkts. Eine fundierte Kunststoffauswahl für Bauteile erfordert technisches Know-how, Praxiserfahrung und den Blick auf das gesamte System. Wer hier mit Bedacht vorgeht, legt den Grundstein für langlebige und leistungsfähige Produkte.