Kunststoffe bestehen überwiegend aus Kohlenstoff und Wasserstoff und haben somit grundsätzlich einen hohen thermischen Energiegehalt. Dies kommt der thermische Verwertbarkeit von Altkunststoffen zu Gute, kehrt sich im Brandfall aber ins Gegenteil um. Nun sind nicht alle Kunststoffe im gleichen Maße brennbar. Einfach strukturierte Kunststoffe wie PE und PP sind chemisch aufgebaut wie langkettige Mineralölprodukte (Mineralölwachs) und auch ähnlich gut brennbar. Komplexere Kunststoffe mit höheren chemischen Bindekräften sind hingegen weniger gut brennbar.

Kennwert für die Brennbarkeit ist der Sauerstoffindex LOI. Dies ist ein sehr anschaulicher Kennwert. Es ist der Sauerstoffgehalt der Luft in Prozent, welchen man braucht, damit der Kunststoff brennt. Der normale Sauerstoffgehalt der Luft ist 21 %. Kunststoffe mit einem LOI kleiner als 21 % brennen sehr leicht, wie zum Beispiel Polyethylen (LOI = 17 %). Am anderen Ende befindet sich PTFE (LOI = 95 %), welches damit als nahezu unbrennbar gilt. Polyamide liegen im Bereich von 21 % bis 25 % und somit schon von natur aus im gewissen Maße selbst­verlöschend.

Innerhalb einer Polymergruppe führt der gleiche chemischen Aufbaus zu grundsätzlich ähnlichen Brennbarkeiten. Die trotzdem unterschiedlichen Brandschutzeinstufungen entstehen durch Flammschutzadditive. Es gibt dabei zwei verschiedene Ansatzpunkte. Zum einen kann man die Brennbarkeit der Kunststoffmasse selbst reduzieren, z. B. indem man dem exothermen, (wärmeerzeugenden) Verbrennungprozess einen endotherme (wärmeaufnehmenden) chemischen Prozess entgegen setzt. Deutlich effektiver sind aber Additive, welche bei hohen Temperaturen Gase absondern und den Sauerstoff am Brandherd verdrängen, so dass der Brand schon im Ansatz gelöscht wird.

Brandschutzadditive sind nicht nur von Vorteil. Der zuvor beschriebene Ansatz der Selbstverlöschung kann sich bei einem größeren Brand durchaus auch negativ auf das Geschehen auswirken. Somit muss der Einsatz von brandgeschützten Kunststoffen gut überlegt sein. In elektrischen Geräten ist der Fall klar. Bereiche, in denen Kurzschlüsse entstehen können, müssen brandgeschützt sein. Entscheidend sind dabei Kriterien wie Spannung und Stromstärke, Betriebsdauer und ob der Betrieb beaufsichtigt oder unbeaufsichtigt erfolgt.

Teile, welche sich weiter entfernt von Zündquellen befinden, sollten nicht mit Flammschutzadditiven ausgestattet werden, da der Nutzen fragwürdig ist und die Nachteile im Brandfall überwiegen. Dann, wenn der Brand andere Ursachen hat und sich auf die Kunststoffteile ausbreitet, werden gerade wegen der Additive größere Mengen Rauchgase erzeugt, toxischer als die des nicht brandgeschützten Kunststoffes, ohne dass die Flammschutzadditive das weit fortgeschrittene Feuer noch aufhalten könnten.

Für besonders kritischen Bereiche gelten noch weitere Kriterien, welche sich nicht nur darauf konzentrieren, wie die Entzündung eines Brandes vermieden werden kann, sondern was nach der Entzündung im weiteren Verlauf passiert. Maßgebende Kriterien sind dann die Rauchentwicklung und die Rauchgastoxizität in geschlossenen Räumen. Hierbei sind Kunststoffe im Vorteil, welche inhärent unbrennbar sind, also alleine durch den chemischen Aufbau des Polymers. Zum Beispiel Polyetherimid (PEI). Der reine Werkstoff (100 % ohne Zusatzstoffe) weist einen Sauerstoffindex von 47 % auf und erfüllt nahezu alle Brandschutznormen, auch bezüglich Rauchgasdichte und Rauchgastoxität in geschlossenen Räumen wie Flugzeug oder Bahn.
 

Die Fertigungstiefe eines Unternehmens bezeichnet, wie viele Arbeitsschritte bei der Herstellung eines Produktes erforderlich sind und wie viele davon betriebsintern stattfinden. In den letzten Jahren lässt sich ein struktureller Wandel verzeichnen, der eine stetige Reduzierung der Fertigungstiefe mit sich bringt. Eine gegenläufige Entwicklung zeigt sich bei Zulieferern, bei denen die Faktoren kundenindividualisierte Produktion, kleine Losgrößen und hohe Anforderungen an Qualität den Ausschlag für eine so weit wie möglich in die Prozesse des Kunden hineinreichende Leistungstiefe geben.

Wertschöpfung, geringeres Risiko von Know-how-Verlusten, mehr Flexibilität in der Produktion und Unabhängigkeit sind die Vorteile, die solche Unternehmen aus dieser gegen den Trend gerichteten Strategie ziehen. Die Konzentration der Verantwortung auf einen Lieferanten und einfache Abläufe in der Beschaffung sind die Vorteile für den Abnehmer.

Grundlage des Konzepts ist, dass die prozess- und qualitätsrelevanten Schlüsselkomponenten Werkzeug und Rohteil in einem Unternehmen hergestellt werden. Um dem Kunden aber letztendlich alles aus einer Hand liefern zu können, braucht es eine universelle Ausrüstung und spezielles Mitarbeiterwissen.

Die optimale Fertigungstiefe eines Zulieferers ist nur schwer zu bestimmen und der beschriebene Nutzen entfaltet sich erst, wenn genügend Prozessschritte implementiert sind. Auf der anderen Seite darf die Fertigungstiefe nur so weit reichen, wie sie regelmäßig genutzt wird. Ansonsten gerät die Wirtschaftlichkeit des Systems in Schieflage und ungeübte Prozesse lassen Qualitätsrisiken entstehen.

Am Beispiel eines mittelständischen Kunststoffverarbeiters mit einer hohen Fertigungstiefe betrachtet, stellt sich eine Prozesskette folgendermaßen dar:

Bauteilentwicklung. Der Kunde hat bereits in der Entwicklungsphase Zugriff auf das Know-how des Lieferanten, um das technisch und wirtschaftlich am besten geeignete Fertigungs­verfahren festzulegen, die richtige Materialauswahl zu treffen und schließlich das Bauteil werkstoffgerecht zu gestalten. Die Anwendungs­techniker des Herstellers erkennen mit ihrer Erfahrung, ob Ideen technische Probleme in sich bergen oder die Herstellung überproportional teurer machen.

Werkzeugkonstruktion. Der Übergang vom ersten zum zweiten Prozessschritt ist fließend und im Dialog entsteht die Bauteilzeichung. Nachdem diese validiert ist, übernahmen die Werkzeugkonstrukteure und konzipierten unter Einbeziehung des Formenbaus und der Spritzgussabteilung, gestützt auf ihre Erfahrung, das Spritzgusswerkzeug.

Formenbau. Die Planung vom Rohmaterial bis zum Einzelteil im 3D-Format führt in eine produktive Werkzeugfertigung mit kurzer Durchlaufzeit und sicherem Termin. Durch die enge Zusammenarbeit in der Entwicklungs- und Konstruktionsphase kommt es zu einer zielsicheren und anforderungsrechten Umsetzung innerhalb des Werkzeugbauprozesses.

Bemusterung. Die Erstbemusterung ist ein wesentlicher Eckpunkt in der Fertigungs­kette. Prüfungen und deren Dokumentation brauchen geeignete Prüfmittel und CNC-Messmaschinen. Aus der Abstimmung der am Einsatzort und Fertigungsplatz gewonnenen Prüfergebnisse resultiert eventuell ein Optimierungs­bedarf, der bei Zugriff auf einen hausinternen Formenbau schnell umgesetzt werden kann.

Formteilfertigung. Beim Bemustern und Einfahren der Form werden die ermittelten Einstelldaten zum Grundgerüst der Serienfertigung. Mit der Fertigung der Nullserie erfolgt eine Verfeinerung dieser Parameter, besonders im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit. Am Ende steht der stabile Prozess für alle folgenden Serienfertigungen.

Spanende Nachbearbeitung. Bei kleinen Serien zwängt sich dieser Arbeitsgang aus Rentabilitätsgründen oft auf. Konturen schräg zur Entformungsrichtung oder Veränderungen am Bauteil für eine zusätzliche Variante sind am Rohteil spanend günstig herzustellen und reduzieren die Investitionskosten für die Formen.

Abschirmung. Zur Ableitung einer statischen Aufladung werden der Werkstoff oder das Bauteil modifiziert. Das sind einmal mit Leitruß oder Graphit gefüllte Kunststoffe oder das nachträgliche Auf-bringen einer elektrisch leitenden Oberfläche durch galvanische Beschichtung und Leitlacke auf metallischer Basis.

Lackierung. Auch wenn Form und Rohteil als die Schlüsselkomponenten definiert sind, stellt die Lackierung einen wichtigen Fertigungs­schritt dar. Ausgangspunkt für eine hochwertige Lackierung ist die Vorbereitung des Rohteils durch erfahrende Handwerker und Roboter. Danach erfolgen je nach Kundenwunsch Lackierungen in glatter oder strukturierter Ausführung. Mehrere Arbeitsgänge sind hierbei Pflicht, sie reichen vom Anschleifen der gespritzten Oberfläche über die Grundierung bis zum Decklack und der aufgesetzten Struktur.

Bedruckung. Die letzte Option in der Phase der Veredlung ist die Bedruckung, bei der lackierte Oberflächen Schriftzüge und Symbole durch Tampon- oder Siebdruck erhalten.

Vor diesem Hintergrund zeigt sich, dass bei komplexen Bauteilen eine ineinandergreifende Entwicklung und Produktion mit hoher Leistungstiefe unter einem Dach für alle Beteiligten beachtenswerte Synergievorteile bereitstellen.

Kunststoffdüsen sind strömungsoptimierte Maschinenbauelemente und werden in vielen Bereichen der Fluidtechnik eingesetzt. Der Austrittsquerschnitt ändert die Durchflussgeschwindigkeit und den Druck. Eine strömungsgünstige Konstruktion sorgt für einen geringen Energieverlust.

In unserem modernen Werkzeugbau und Zerspanung fertigen wir kostengünstig aerodynamischen Freiformflächen und strömungsgünstige Konturen.

Mit unserer jahrelangen Erfahrung lassen sich bereits während der Werkzeugkonstruktion kritische Bereiche erkennen und entschärfen. So stellen wir die geforderten Standzeit der Werkzeuge sicher und bieten gleichzeitig gewicht- und kostenoptimierte Konstruktionen.

Unsere Experten begleiten Sie gern bei der kunststoffgerechten Optimierung Ihrer Bauteile. In enger Abstimmung mit Ihnen vereinen wir das technisch Machbare mit dem wirtschaftlich Ratsamen.

Pitotrohre oder Fluglageanzeiger. Ohne Sensoren und andere Systeme könnte heute kein Flugzeug abheben.

Kern fertigt Spritzguss-Schutzkappen für die Luftfahrtindustrie. Die Abdeckungen werden bei längeren Standzeiten der Flugzeuge angebracht und schützen sensible Teile oder Öffnungen vor Beschädigung und Verschmutzung.

Vor jedem Flug überprüft der Pilot bei dem pre flight check in einem Rundgang um das Flugzeug, ob die Schutzkappen vorschriftsgemäß entfernt wurden. Ansonsten würde die Sensorik während des Fluges falsche Informationen ins Cockpit übermitteln.

Die Lärmbelastung im Schienenverkehr ist für die Anwohner an der Gleisstrecke zu reduzieren. Dabei können Schienenklemmen aus Kunststoff entscheidend zur Geräuchsreduktion beitragen.

Schienenklemmen bzw. Klemmplatten aus Polyacetal (POM) gefertigt, können Kosten und Reiselautstärke reduzieren. In bestimmten Geschwindigkeitbereichen eingesetzt sind sie geräusch- und schwingungsdämpfend. Darüber hinaus sind sie chemisch beständig gegen Öle und Fette.

Der Einschiebehaken findet in einem Aluminiumprofil Anwendung. Dort wird er eingeschoben und ist frei beweglich. Für den robusten Alltag eines Einsatzfahrzeuges hat sich das glasverstärkte Polyamid (PA 6 GF30) bewährt.

Glasfaser­verstärkte Kunststoffe sind kostengünstig und mechanisch hoch beanspruchbar. Das Glas bewirkt die deutliche Erhöhung des Elastizitätsmoduls. Zudem bringen Glasfasern längs der Fließrichtung eine Erhöhung der Zugfestigkeit. Speziell bei Polyamiden wirken sich die Glasfasern positiv auf die Wasser- und Volumenzunahme aus. Je mehr Glasfaser enthalten sind, desto weniger Wasser nimmt das Polyamidbauteil auf. Die Volumenzunahme bleibt gering.

Besonders glasfaser­verstärkte Kunststoffe schöpfen den Vorteil der relativ hohen mechanischen Belastung zur Bauteilgröße sehr gut aus. Dadurch erobern immer mehr Kunststoffe Anwendungsgebiete, in denen bisher Leichtmetalle eingesetzt wurden.

Vom Trennen zum Urformen

Es gibt viele mechanische Verfahren, um Gegenstände aus Kunststoff herzustellen. Nicht jedes Verfahren eignet sich für jedes Produkt.

Zerspanung. Schnell und wirtschaftlich zerspanen wir Kunststoffteile in Kleinserien. die Zerspanung ist hervorragend für die anfängliche Herstellung der Einschiebehaken geeignet. Durch eine kontinuierliche Bedarfssteigerung und durch die zahlreichen Fertigungs­möglichkeiten von Kern, wurde gemeinsam mit dem Kunden nach einer neuen wirtschaftlichen Fertigungsalternative gesucht.

Spritzguss. Der Einschiebehaken wird in einem Einfachwerkzeug gefertigt. Dadurch, dass der Einschiebehaken eine Hinterschneidung aufweist, erfolgt die Entformung mithilfe eines Unterflurschiebers. Unterflurschieber sitzen unterhalb der Trennebene und sorgen dafür, dass die Hinterschneidung vor der eigentlichen Formteilauswurf entformt wird. Der Anguss sitzt seitlich, als Stangenanguss.

Dank der schnellen und präzisen Fertigung unseres hochmodernen Werkzeugbaus gehören teure Formkosten der Vergangenheit an. Die Automatisierung unserer Spritzgussfertigung erfolgt mit 6- Achs-Robotern, da diese aufgrund der hohen Freiheitsgrade eine schnelle Umrüstung erlauben. Dadurch sind wir in der Lage, bereits bei mittelgroßen Serien wirtschaftlich für Sie zu fertigen.

Die Fertigungsvielfalt von Kern macht uns zu einem leistungs­fähigen Partner für kleine und mittlere Serien. Wir beraten Sie gerne, welches Fertigungs­verfahren für Ihr Produkt das wirtschaftlichste ist.

Vier speziell gebogene Messerklingen erzielen mit bis zu 56.000 Schneidvorgängen pro Minute eine schnelle Homogenisierung von Proben.

Der im Spritzgussprozess gefertigte Rotationskörper fügt zwei Klingenpaare und besteht aus einem sterilisierbaren und chemikalienbeständigen Hochleistungs­kunststoff. Bei der Fertigung liegt die Herausforderung darin, eine ausreichend dichte und hochpräzise Verbindung zwischen den Funktionselementen und dem Spritzguss-Polymer herzustellen. Um so einen ruhigen Rundlauf der Schneide zu gewährleisten.

Die vertikale Zentrierung der Messerfassung erfolgt magnetisch. Dazu wird neben den Klingen zusätzlich ein Magnet umspritzt. Dieser sorgt dafür, dass das Rotationsmesser auf der dafür vorgesehenen Welle in axialer Richtung positioniert bleibt.

Die Hybridtechnik gehört zu den Kompetenzen von Kern. Bei uns erfahren Sie, was mit der fachmännischen Kombination von Kunststoff und Metall alles machbar ist.

56.000

Schneidvorgänge pro Minute