Die richtige Kunststoffauswahl für den Spritzguss — Ein vollständiger Leitfaden
Mit Hunderten verfügbarer Kunststofftypen für den Spritzguss ist die Materialauswahl eine der folgenreichsten — und am häufigsten übereilten — Entscheidungen in der Produktentwicklung. Falsch gewählt drohen Feldausfälle, Verarbeitungsprobleme, regulatorische Nichtkonformität oder Kostenüberschreitungen. Richtig gewählt funktioniert Ihr Teil zuverlässig, lässt sich effizient verarbeiten und erfüllt alle Anforderungen.
Dieser Leitfaden bietet einen praktischen Rahmen für die Kunststoffauswahl.
Schritt 1: Definieren Sie Ihre Anforderungen
Bevor Sie eine Materialdatenbank öffnen, definieren Sie, was Ihr Teil leisten muss:
Mechanische Anforderungen
- Maximale Dauerlast (Zug, Druck, Biegung)?
- Schlagbeanspruchung (Falltest, Montage-Schnappverbindung)?
- Ermüdungszyklen (Schnappverbindung öffnen/schließen, Vibration)?
- Kriechen unter Dauerlast?
- Erforderliche Steifigkeit (Biegemodul)?
Thermische Anforderungen
- Dauergebrauchstemperatur?
- Spitzentemperatur (kurzzeitige Einwirkung)?
- Autoklavierbarkeit erforderlich?
- Motorraum-Temperaturen (>120°C)?
Chemische Einwirkung
- Lösemittel (Aceton, IPA, Benzin, Hydraulikflüssigkeit)?
- Reinigungsmittel (Bleichlauge, Krankenhaus-Desinfektionsmittel)?
- Körperflüssigkeiten?
- UV und Außenbewitterung?
Regulatorisch
- UL 94 Flammschutz (V-0, V-1, V-2)?
- RoHS / REACH?
- FDA-Lebensmittelkontakt oder Medizin-Biokompatibilität (USP Class VI)?
- EU-Spielzeugsicherheit (EN 71)?
Schritt 2: Anforderungen den Harzfamilien zuordnen
ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol)
Am besten für: Elektronikgehäuse, Elektrowerkzeug-Gehäuse, Geräteblenden, Automobil-Innenraumverkleidungen.
| Eigenschaft | Wert |
|---|---|
| Dichte | 1,03–1,06 g/cm³ |
| Zugfestigkeit | 40–50 MPa |
| Biegemodul | 2,0–2,8 GPa |
| Wärmeformbeständigkeit | 85–100°C |
| Kerbschlagzähigkeit (Izod) | 150–250 J/m |
| Schwindung | 0,4–0,7% |
Stärken: Hervorragende Schlagzähigkeit, gut verarbeitbar, gute Oberflächengüte, lackierbar und galvanisierbar, breite Farbpalette, kostengünstig.
Einschränkungen: Nicht für Außenbewitterung ohne UV-Stabilisierung; begrenzte Chemikalienbeständigkeit; maximale Dauergebrauchstemperatur ca. 85°C.
PC (Polycarbonat)
Am besten für: Beleuchtungslinsen, Sicherheitsausrüstung, Displayabdeckungen, Medizingeräte-Gehäuse.
| Eigenschaft | Wert |
|---|---|
| Dichte | 1,20 g/cm³ |
| Zugfestigkeit | 55–65 MPa |
| Biegemodul | 2,3–2,4 GPa |
| Wärmeformbeständigkeit | 125–135°C |
| Kerbschlagzähigkeit (Izod) | 600–900 J/m |
| Schwindung | 0,5–0,7% |
Stärken: Herausragende Schlagzähigkeit, optische Klarheit, hohe Wärmeformbeständigkeit, Dimensionsstabilität.
Einschränkungen: Spannungsrissbildung mit bestimmten Chemikalien; sorgfältige Trocknung vor Verarbeitung erforderlich; höhere Kosten als ABS.
PP (Polypropylen)
Am besten für: Automobil-Motorraum-Komponenten, Lebensmittelbehälter, Verpackungen, Filmscharniere, chemikalienbeständige Gehäuse.
| Eigenschaft | Wert |
|---|---|
| Dichte | 0,90–0,91 g/cm³ |
| Zugfestigkeit | 25–40 MPa |
| Biegemodul | 1,0–1,7 GPa |
| Wärmeformbeständigkeit | 100–115°C (ungefüllt) |
| Kerbschlagzähigkeit | 20–80 J/m |
| Schwindung | 1,0–2,5% |
Stärken: Geringste Dichte aller gängigen Thermoplaste; ausgezeichnete Chemikalienbeständigkeit; natürliches Filmscharnier; FDA-konforme Typen; niedrige Kosten.
Einschränkungen: Hohe Schwindung (Verzugsrisiko); geringere Steifigkeit als ABS oder PC; begrenzte UV-Beständigkeit ohne Additive.
PA6 / PA66 (Nylon)
Am besten für: Zahnräder, Strukturhalterungen, Clips und Befestiger, Automobil-Motorraum, Elektrowerkzeug-Gehäuse.
| Eigenschaft | PA6 | PA66 |
|---|---|---|
| Zugfestigkeit | 70–80 MPa | 75–90 MPa |
| Biegemodul | 2,5–3,0 GPa | 2,8–3,3 GPa |
| Wärmeformbeständigkeit (1,8 MPa) | 65°C trocken | 90°C trocken |
| Feuchtigkeitsaufnahme | Höher | Niedriger |
| Verarbeitungstemperatur | 230–260°C | 260–290°C |
Stärken: Hohe Festigkeit und Steifigkeit, ausgezeichnete Verschleiß- und Ermüdungsfestigkeit, gute Wärmeformbeständigkeit, natürliche Gleiteigenschaften.
Einschränkungen: Nimmt Feuchtigkeit aus der Luft auf; Eigenschaften ändern sich signifikant mit Feuchtegehalt; höhere Verarbeitungstemperatur als ABS/PP.
POM (Polyoxymethylen / Acetal)
Am besten für: Präzisionszahnräder, Nocken, Lager, Ventilkomponenten, Befestiger, Gleitmechanismen.
| Eigenschaft | Wert |
|---|---|
| Zugfestigkeit | 60–70 MPa |
| Biegemodul | 2,5–3,0 GPa |
| Wärmeformbeständigkeit | 110°C |
| Reibungskoeffizient | Sehr niedrig (0,2–0,35) |
| Schwindung | 1,8–2,2% |
Stärken: Ausgezeichnete Dimensionsstabilität, niedrigster Reibungskoeffizient aller Thermoplaste, Ermüdungsfestigkeit, Chemikalienbeständigkeit.
Einschränkungen: Nicht klebbar mit den meisten Klebstoffen; schlechte UV-Beständigkeit; nicht flammhemmend in Standardausführung.
PEEK (Polyetheretherketon)
Wann PEEK verwenden:
- Dauergebrauchstemperatur >200°C
- Chemikalienbeständigkeit gegen praktisch alle Lösemittel
- Dampf-Autoklav-Sterilisation erforderlich
- Regulatorische Anforderungen (FDA, USP Class VI, Biokompatibilität für Implantate)
Kostenhinweis: PEEK-Harz ist 20–50× teurer als ABS oder PP.
Schritt 3: Verarbeitung und Kosten berücksichtigen
Zwei Materialien können beide Ihre technischen Anforderungen erfüllen, sich aber signifikant unterscheiden in:
- Verarbeitbarkeit — manche Harze erfordern enge Temperaturkontrolle (PC, PEEK), umfangreiche Trocknung (PA, PC, PBT)
- Materialkosten pro kg — ein 5× Kostenunterschied beim Harz wirkt sich direkt auf den Teilepreis aus
- Werkzeug-Implikationen — hochschwindende Materialien (PP, PA) erfordern größere Kavitätsabmessungen
Kurzreferenz: Auswahlmatrix
| Anforderung | Beste Harzauswahl |
|---|---|
| Niedrigste Kosten | PP, PE, ABS |
| Beste Schlagzähigkeit | PC, PC/ABS, ABS |
| Höchste Temperaturbeständigkeit | PEEK, PEI, PPS, PA66-GF |
| Beste Chemikalienbeständigkeit | PEEK, POM, PP, HDPE |
| Optische Klarheit | PC, PMMA, SAN, PS |
| Niedrigste Reibung / Verschleiß | POM, PA+PTFE, PEEK |
| Beste Dimensionsstabilität | POM, PBT-GF30, PA66-GF30 |
| UL 94 V-0 Flammschutz | PC FR, ABS FR, PA66 FR, PBT FR |
| FDA / USP Class VI | PP, PE, PC (medical), PEEK |
| Filmscharnier | PP Homopolymer |