JÄGER Busi­ness Blog

War­um Ent­wick­lungs­part­ner so früh
wie mög­lich an Gum­mi- und Kunst­stoff­pro­jek­ten
betei­ligt sein sollten

10.11.2021   |   Oli­ver Geißler 
Zwei Freuen die sich im Büro die Hände schütteln.
Fließband für Personalcomputer, Herstellungsprozess.

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In vie­len Pro­duk­ti­ons­un­ter­neh­men ist die Kon­struk­ti­ons­ab­tei­lung metall­zen­triert. Gum­mi- und Kunst­stoff­form­tei­le erschei­nen erst dann auf ihrem Radar, wenn alle Metall­kom­po­nen­ten final sind und nur noch ein paar Lücken in den Zeich­nun­gen geschlos­sen wer­den müs­sen. Grund dafür ist der beruf­li­che Hin­ter­grund vie­ler Konstrukteur:innen. Sie stam­men über­wie­gend aus dem Metall­be­reich und haben mit Kunst­stof­fen oder Elas­to­me­ren nur wenig Erfah­rung. Dies kann zu Pro­ble­men füh­ren, denn Fach­kennt­nis­se las­sen sich nicht immer von einer Mate­ri­al­grup­pe auf eine ande­re über­tra­gen. Daher ist es sinn­voll, so früh wie mög­lich Ent­wick­lungs­part­ner in Pro­jek­te ein­zu­be­zie­hen, um die­se Erfah­rungs­lü­cken zu schließen.

Es braucht Erfah­rung, um die rich­ti­gen Kunst­stof­fe oder Elas­to­me­re auszuwählen

Ein gro­ßer Unter­schied zwi­schen metal­li­schen Werk­stof­fen und Elas­to­me­ren bzw. Kunst­stof­fen besteht in der Fle­xi­bi­li­tät ihrer Cha­rak­te­ris­ti­ka. Die­ser Umstand stellt Konstrukteur:innen bei der Mate­ri­al­aus­wahl oft vor Herausforderungen.

Die Eigen­schaf­ten von Metal­len ste­hen größ­ten­teils fest. Wer sich in der Kon­struk­ti­on für ein bestimm­tes Metall ent­schei­det, kann sich dar­auf ver­las­sen, dass der Werk­stoff immer die glei­chen Cha­rak­te­ris­ti­ka auf­weist. Die­se Eigen­schaf­ten sind gut doku­men­tiert und in Form von Mate­ri­al­lis­ten ver­füg­bar. Aller­dings ist es kaum mög­lich, die Spe­zi­fi­ka eines Metalls an das Ein­satz­sze­na­rio anzupassen.

Kunst­stof­fe und Elas­to­me­re sind dage­gen fle­xi­bel. Sie haben zwar eben­falls grund­le­gen­de Eigen­schaf­ten, die­se kön­nen aber durch die Hin­zu­ga­be von Addi­ti­ven modi­fi­ziert wer­den. Dies führt dazu, dass die Cha­rak­te­ris­ti­ka eines Werk­stoffs aus Gum­mi oder Kunst­stoff von sei­ner Kon­fi­gu­ra­ti­on abhän­gen. Wer bei­spiels­wei­se eine bestimm­te Gum­mi­mi­schung von zwei ver­schie­de­nen Lie­fe­ran­ten bezieht, erhält nicht exakt das glei­che Pro­dukt. Es gibt immer Unter­schie­de, die sich aus den ver­wen­de­ten Addi­ti­ven ergeben.

Anders gesagt: Elas­to­me­re und Kunst­stoff haben in ihrer Zusam­men­set­zung einen höhe­ren varia­blen Anteil als Metal­le. Ihre Eigen­schaf­ten hän­gen immer vom Kon­text ab und kön­nen prä­zi­se an den Ein­satz­be­reich ange­passt wer­den. Metal­le sind dage­gen fix. Ihre Spe­zi­fi­ka kön­nen nur in gerin­gem Maße ver­än­dert werden.

In der Pra­xis macht sich die­ser Unter­schied haupt­säch­lich bei der Mate­ri­al­aus­wahl bemerk­bar. Beim Ent­wurf eines Metall­teils kann die Kon­struk­ti­on aus einer Fül­le von Werk­stof­fen wäh­len und den pas­sends­ten her­aus­su­chen. Aller­dings kann sie ihn nicht wei­ter modi­fi­zie­ren. Bei der Ent­wick­lung eines Gum­mi- oder Kunst­stoff­form­teils ver­läuft die Mate­ri­al­aus­wahl etwas anders. Hier wählt die Kon­struk­ti­on einen Basis­werk­stoff und passt ihn mit ver­schie­de­nen Addi­ti­ven an die Gege­ben­hei­ten an. Dies ist eine Umstel­lung für Expert:innen, die mit Kunst­stof­fen und Elas­to­me­ren wenig Erfah­rung haben. Sie kön­nen kein Mate­ri­al „out-of-the-box“ kau­fen, jede Mischung ist anders.

Natür­lich gibt es Aus­nah­men. Gera­de für weit ver­brei­te­te Ein­satz­ge­bie­te gibt es vor­ge­fer­tig­te Gum­mi- oder Kunst­stoff­mi­schun­gen, die bereits alle nöti­gen Eigen­schaf­ten mit­brin­gen. Aller­dings muss die Kon­struk­ti­on auch hier erst prü­fen, ob das Mate­ri­al für das vor­lie­gen­de Pro­dukt geeig­net ist. Jede Mischung ist anders. Daher lohnt es sich, Expert:innen hin­zu­zu­zie­hen, die auf spe­zi­fi­sche Unter­schie­de hin­wei­sen können.

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Inge­nieur an Maschine

Kennt­nis­se über die Her­stel­lung von Gum­mi & Kunst­stoff sind wichtig

Ein wei­te­rer Unter­schied zwi­schen bei­den Mate­ri­al­grup­pen betrifft das Fer­ti­gungs­ver­fah­ren. Arti­kel, die aus Metall bestehen, wer­den grund­sätz­lich anders her­ge­stellt als Arti­kel aus Gum­mi oder Kunst­stoff. Pres­sen, Sprit­zen und Extru­die­ren sind bei­spiels­wei­se gän­gi­ge Pro­duk­ti­ons­ver­fah­ren für Gum­mi­form­tei­le. Im Metall­be­reich sind die­se Tech­ni­ken hin­ge­gen etwas anders gelagert.

In der Pra­xis bedeu­tet dies, dass sich Erfah­run­gen in der Her­stel­lung einer Mate­ri­al­grup­pe oft nicht auf eine ande­re über­tra­gen las­sen. Dies kann sich nega­tiv auf die Kon­struk­ti­on eines Form­teils aus­wir­ken, denn es gibt Geo­me­trien, die sich mit Metall pro­blem­los umset­zen las­sen, mit Gum­mi oder Kunst­stoff jedoch nicht.

Bei­spiels­wei­se arbei­tet man im Metall­be­reich ger­ne mit fei­nen Kon­tu­ren und spit­zen Geo­me­trien, die sehr enge Tole­ran­zen erfor­dern. Gum­mi ist jedoch ein Natur­stoff, der sich nicht so prä­zi­se her­stel­len lässt wie Metall. Das las­sen die tech­ni­schen Rah­men­be­din­gun­gen nicht zu. Ent­wirft die Kon­struk­ti­on etwa ein Gum­mi­form­teil, das sich durch sehr fili­gra­ne Geo­me­trien aus­zeich­net, ist in der Regel mit einem hohen Aus­schuss zu rech­nen. Eini­ge der pro­du­zier­ten Arti­kel pas­sen nicht in die Maschi­ne oder Bau­grup­pe , ande­re sind schlicht­weg defekt.

Bei der Arbeit mit Gum­mi und Kunst­stoff muss die Kon­struk­ti­on beach­ten, dass die­se Stof­fe „leben“ und daher stets ein gewis­ses Min­dest­maß an Abwei­chun­gen auf­wei­sen. Dazu bedarf es aller­dings Erfah­rung mit die­ser Materialgruppe.

Der Aus­tausch mit Ent­wick­lungs­part­nern lohnt sich

Der Kon­takt mit einem Ent­wick­lungs­part­ner für Gum­mi- und Kunst­stoff­form­tei­le ist nicht nur sinn­voll, um Fach­wis­sen über den Werk­stoff zu erlan­gen. Der Anbie­ter kann auch Ein­sich­ten in die aktu­el­le Markt­si­tua­ti­on sowie gum­mi- und kunst­stoff­ge­rech­te Kon­struk­ti­ons­de­tails beisteuern.

Bei­spiels­wei­se wis­sen Gum­mi- und Kunst­stoff­pro­du­zen­ten, wel­che Mate­ria­li­en gera­de schwer lie­fer­bar oder preis­in­ten­siv sind. Dazu kön­nen sie lang­fris­ti­ge Pro­gno­sen bei­steu­ern, etwa wenn Wis­sen­schaft und Poli­tik gera­de dar­über dis­ku­tie­ren, ob bestimm­te Mate­ria­li­en aus Grün­den des Umwelt- oder Gesund­heits­schut­zes ver­bo­ten wer­den sol­len. In sol­chen Fäl­len kann die Kon­struk­ti­on die­se Werk­stof­fe gezielt ver­mei­den und auf Alter­na­ti­ven ausweichen.

Die­se Vor­tei­le gel­ten nicht nur für Pro­duk­ti­ons­un­ter­neh­men, die mit Kunst­stof­fen und Elas­to­me­ren wenig Erfah­rung haben. Auch für „alte Hasen“ lohnt sich der regel­mä­ßi­ge Aus­tausch mit einem Ent­wick­lungs­part­ner, um auf dem neus­ten Stand zu bleiben.

Fazit

In vie­len Ent­wick­lungs­pro­jek­ten der Fer­ti­gungs­in­dus­trie wer­den Gum­mi- und Kunst­stoff­pro­du­zen­ten zu spät an Bord geholt. Dies kann dem Pro­jekt scha­den, denn Erfah­run­gen aus der Metall­kon­struk­ti­on las­sen sich nicht immer auf Kunst­stof­fe oder Elas­to­me­re über­tra­gen. Es gibt fei­ne Unter­schie­de, die bei Nicht­be­ach­tung den Ent­wick­lungs­pro­zess ver­zö­gern kön­nen. Daher ist es sinn­voll, von Anfang an Fachexpert:innen ein­zu­be­zie­hen, die Erfah­run­gen mit die­sen Werk­stof­fen bei­steu­ern können. 

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Vertrieb Oliver Geißler

Autor: Oli­ver Geißler

Oli­ver Geiß­ler ist seit 2008 bei Jäger tätig und betreut unse­re Kun­den als tech­ni­scher Ver­triebs-Außen­dienst für den Stand­ort Frankfurt/Maintal. Der gelern­te Ver­fah­rens­me­cha­ni­ker für Kunst­stoff- und Kau­tschuk­tech­nik ver­fügt über 21 Jah­re Erfah­rung im Bereich Kunststoff-Apparate-Anlagenbau.

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