Im Bereich des Industriedesigns ist die Gewichtsreduzierung von Bauteilen ohne Beeinträchtigung der mechanischen Festigkeit eine zunehmend zentrale Herausforderung.
Die leichten thermoplastischen Compounds ohne Treibmittel stellen eine innovative Lösung dar, die 20 % geringere Dichten im Vergleich zu traditionellen Materialien ermöglicht und gleichzeitig eine hohe strukturelle Leistungsfähigkeit beibehält.
Leichtigkeit und Leistung: eine Herausforderung für Strukturpolymere
Bei spritzgegossenen Produkten, insbesondere bei Verwendung von verstärkten technischen Compounds, liegt das spezifische Gewicht tendenziell zwischen 1,4 und 1,6 g/cm³.
Für viele industrielle Anwendungen stellt dies bereits einen erheblichen Vorteil gegenüber Metallen dar, aber in einigen Branchen – wie Automobil, Robotik, Elektromechanik und schnellen Aktuatoren – können selbst wenige Gramm Reduzierung zu spürbaren Vorteilen führen:
- geringere Trägheit beweglicher Teile,
- schnellere Reaktionszeiten,
- reduzierter Energieverbrauch,
- Optimierung der Bewegungsdynamik.
Traditionell wurde die Dichtereduzierung in Polymeren durch Treibmittel erreicht. Diese Technologien weisen jedoch Kontrollbeschränkungen, uneinheitliche interne Struktur und Risiken einer mechanischen Schwächung auf.
LATIMASS 67-04 D009: Leichter Compound ohne Treibmittel
Eine sinnvolle Alternative zu Treibmitteln sind leichte thermoplastische Compounds mit hohlen Glaskugeln, wie z. B. LATIMASS 67-04 D009.
Dieses Material ermöglicht die Herstellung von leichten und starken Produkten, dank der Synergie zwischen:
- einer hochleistungsfähigen Polymermatrix auf Basis von verstärktem Polyamid und
- hohlen Glasmikrokugeln mit sehr geringer scheinbarer Dichte und nicht verformbarer Kugelstruktur.
Wie die Gewichtsreduzierung mit hohlen Glaskugeln funktioniert
Im Gegensatz zu Treibmitteln erzeugen hohle Glaskugeln keine Gase oder unregelmäßigen Hohlräume innerhalb des Materials.
Dank ihrer stabilen Geometrie behalten sie ihre Form während des Spritzgussverfahrens bei und erzeugen eine gleichmäßige und wiederholbare Mikrostruktur.
| Eigenschaften | LATIMASS 67-04 D009 | Standardmäßig verstärkter PA-Compound |
| Dichte | 1,1–1,2 g/cm³ | 1,4–1,6 g/cm³ |
| Gewichtsreduzierung | bis zu -20 % | — |
| Mechanische Festigkeit | Hoch | Hoch |
| Dimensionsstabilität | Exzellent | Exzellent |
| Methode zur Gewichtsreduzierung | Hohle Glaskugeln | Chemisches Treibmittel |
| Nebenwirkungen | Keine (kein Gas, keine Porosität) | Mögliche lokale Schwächung |
Vorteile des leichten Compounds ohne Treibmittel
Die Verwendung von hohlen Glaskugeln als Strukturmittel ermöglicht gleichzeitige Vorteile in Bezug auf Gewicht, Steifigkeit und Stabilität.
| Vorteil | Technische Beschreibung |
| Dichtereduzierung bis zu 20 % | Ohne Veränderung der gesamten mechanischen Festigkeit |
| Fehlen interner Porosität | Keine Oberflächen- oder Füllfehler beim Formen |
| Bessere Materialgleichmäßigkeit | Homogene Verteilung der Kugeln in der Polymermatrix |
| Vereinfachte Verarbeitbarkeit | Kompatibel mit Standard-Spritzgussanlagen |
| Bessere thermische und Dimensionsstabilität | Keine Verformung durch Treibgas |
| Ökoeffizienz | Massenreduzierung = geringerer Energieverbrauch und weniger CO₂ während der Nutzung |
Anwendungen des leichten thermoplastischen Compounds
Die LATIMASS-Leichtbau-Compounds finden Anwendung in allen Bereichen, in denen Gewicht, Steifigkeit und Zuverlässigkeit zusammenwirken müssen.
Anwendungsbeispiele
- Leichte Automobilkomponenten (Motorabdeckungen, Halterungen, Stützen)
- Bewegliche Teile für Aktuatoren und Servomechanismen
- Gehäuse für elektronische Geräte oder Industriesensoren
- Strukturkomponenten für tragbare Werkzeuge oder kollaborative Roboter
- Technische Produkte, bei denen die Trägheitsreduzierung die dynamische Leistung verbessert
Vergleich: Gewichtsreduzierung mit hohlen Kugeln vs. Treibmitteln
| Merkmal | Hohle Glaskugeln | Treibmittel |
| Strukturelle Gleichmäßigkeit | Homogen und stabil | Unregelmäßig, mit Gaszellen |
| Mechanische Festigkeit | Unverändert | Oft reduziert |
| Dimensionsgenauigkeit | Hoch | Variabel |
| Produktionswiederholbarkeit | Hoch | Niedrig |
| Prozessmanagement | Einfach, kontrollierbar | Komplex, empfindlich gegenüber Temperatur/Druck |
| Ästhetisches Erscheinungsbild | Glatte und kompakte Oberfläche | Mögliche Oberflächenrauheit oder Porosität |
Effizienz und Nachhaltigkeit
Zusätzlich zu den technischen Vorteilen bieten leichte Compounds ohne Treibmittel auch einen spürbaren Vorteil auf der Umweltebene.
Die Reduzierung der Masse von Komponenten bedeutet:
- geringerer Verbrauch an Rohstoffen,
- kürzere Zykluszeiten beim Formen,
- geringere CO₂-Emissionen während der Nutzung der Komponente,
- und höhere Recyclingfähigkeit im Vergleich zu expandierten zellularen Polymeren.
Leistung und mechanische Integrität
Der LATIMASS 67-04 D009 kann auch als Aufhellungs-Masterbatch verwendet werden, um andere Struktur-Compounds zu modifizieren.
Dank seiner Polyamidmatrix behält das Material Steifigkeit, Zugfestigkeit und Schlagfestigkeit vergleichbar mit Standardtypen, die mit Glasfaser verstärkt sind.
Vergleichstests zeigen, dass der Verlust des Elastizitätsmoduls weniger als 5 % im Vergleich zum Referenzmaterial beträgt, bei einer Dichtereduzierung von 20 %.
FAQ – Häufig gestellte Fragen zu leichten thermoplastischen Compounds ohne Treibmittel
- Wie wird die Gewichtsreduzierung ohne Treibmittel erreicht?
Durch das Einbringen von hohlen Glasmikrokugeln in die Polymermatrix, die die Dichte reduzieren, ohne Porosität zu erzeugen. - Werden die mechanischen Eigenschaften beeinträchtigt?
Nein, die Materialstruktur bleibt kompakt und gleichmäßig. Die mechanische Leistung bleibt vergleichbar mit traditionellen verstärkten Compounds. - Ist es notwendig, den Formgebungsprozess zu modifizieren?
Nein, leichte Compounds können mit Standardausrüstung geformt werden, wobei die herkömmlichen Prozessparameter beibehalten werden.
Schlussfolgerungen
Leichte thermoplastische Compounds ohne Treibmittel, wie z. B. LATIMASS 67-04 D009, bieten eine neue Möglichkeit zur Konstruktion von leichten und strukturell soliden Komponenten, ideal in Kontexten, in denen Gewicht Leistung, Verbrauch und Dynamik beeinflusst.
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