Kunststoff verdrängt Metall. Kunststofflösungen als Metallersatz.

Obwohl die Entwicklung und Herstellung der Thermoplaste schon mehr als acht Jahrzehnte zurück liegt, gelten sie gegenüber den über fünftausend Jahre alten Metallen immer noch als junge und moderne Werkstoffe. Das Wissen im Bereich der Kunststoffe verdoppelt sich etwa alle 8 Jahre und durch diese Dynamik nehmen diese Werkstoffe in den Studiengängen der Ingenieurswissenschaften bisweilen immer noch nicht den Stellenwert ein, der diesen eigentlich gebührt. Für anwendbares Wissen wird daher gerne auf die Erfahrungen aus der Praxis und auf die Kenntnisse der Verarbeiter zurückgegriffen. Diese sind in der Regel aktuelle Erkenntnisse direkt vom Markt.

Thermoplaste bieten ein weites Anwendungs­feld und bilden ein breitgefächertes  Anforderungsprofil ab, was nahezu allen Einsatzfeldern gerecht wird. Sie bieten vielfältige Möglichkeiten zur Substitution von Metallwerkstoffen.

Von Metallwerkstoffen unerreicht sind hierbei die thermoplastischen Eigenschaften wie beispielsweise Zähigkeit, Flexibilität, spezifisches Gewicht, elektrische Isolierung, chemische Beständigkeit oder Witterungs­beständigkeit.

Die Substitution von Metallwerkstoffen ist sowohl im funktionalen Bereich, als auch im dekorativen Bereich vielfältig. Bei Funktionsbauteilen kommen durch verrippte Strukturen und Faserbeimischungen extrem steife und dennoch leichte Konstruktionen zur Umsetzung. Bei optisch anspruchsvollen Teilen können Kunststoffe durch ihre guten Oberflächeneigenschaften wie die gebotene Brillianz oder Kratzfestigkeit punkten. Zusätzlich sind sie leicht einzufärben.

Kommerziell ist das günstige Verhältnis zwischen Volumen und Materialpreis bei Thermoplasten unschlagbar. Die im Vergleich zu Metallen deutlich geringere Dichte verschafft den Kunststoffen hier ein Alleinstellungs­merkmal, was selbst von den Leichtmetallen wie Magnesium oder Aluminium nicht kompensiert werden kann. Ein typischer Einsatzfall sind hier spanabhebend hergestellte Bauteile aus Thermoplasten, die folgende Merkmale zeigen:

• Materialkostenvorteil von ca. 50%
• leichte Zerspanbarkeit
• hohe Notlaufeigenschaften durch Selbstschmierung
• geringere Dichte
• besserer Korrosionsschutz

Im Vergleich zu Bauteilen aus Metall stehen in der Thermoplastverarbeitung teilweise deutlich wirtschaftlichere und rationellere Fertigungs­verfahren zur Verfügung. Ein Beispiel für das etablierteste Formgebungs­verfahren ist der Spritzguss mit folgenden Merkmalen:

• komplexe Bauteile formfallend gefertigt
• günstige Teilekosten durch hohen Automatisierungsgrad
• grazile Konturen für Funktionserweiterungen (Feder- und Schnappelemente) integrierbar
• entsprechende Investition in Form­werkzeuge nötig

Das Entscheidungs­kriterium zur Festlegung des Fertigungs­verfahren für gespante oder gespritzte Bauteile ist in der Bedarfsmenge begründet. Hier helfen vergleichende Kostenrechnungen.