Fertigungstoleranzen
Fertigungstoleranzen
Aufgrund ihrer Eigenschaften erfordern Kunststoffe grundsätzlich größere Fertigungstoleranzen als metallische Werkstoffe. Insbesondere die im Vergleich zu metallischen Werkstoffen deutliche höhere thermische Längen- und Volumenausdehnung sowie gegebenenfalls auch die Feuchtigkeitsaufnahme haben einen Einfluss auf die Maßhaltigkeit der Kunststoffe. Darüber hinaus weisen alle Kunststoffprodukte mehr oder weniger starke, fertigungsbedingte Materialspannungen auf, die zwangsläufig durch die Temperaturdifferenz zwischen Kern und Außenhaut der erstarrenden Kunststoffschmelze entstehen.
Für die Festlegung von Fertigungstoleranzen ist zusätzlich zu berücksichtigen, dass Maßänderungen aufgrund der genannten physikalischen Effekte nur selten isotrop, also in alle Richtungen gleichmäßig auftreten. Häufig unterscheiden sich diese Effekte entlang und quer zur Verarbeitungsrichtung deutlich. In Verarbeitungsrichtung sind die Effekte durch die starken Hauptvalenzkräfte in aller Regel geringer als quer dazu.
Darüber hinaus ist zu beachten, dass wie bereits erwähnt, durch die spangebende (Nach-)Bearbeitung häufig das Spannungsgleichgewicht durchbrochen wird. Dies kann zu starkem Materialverzug führen, der sich häufig erst Tage nach der Bearbeitung oder bei Temperatureinfluss zeigt.
Für Kunststoffe werden daher allgemein die im ISO-System für Grenzmaße und Passungen festgelegten Grundtoleranzgrade IT 9 bis IT 12 verwendet werden. Der Toleranzgrad ist dabei vom gewählten Material und den darin verwendeten Füllstoffen abhängig.
Bei extrem maßstabilen Kunststoffen, wie z.B. PI können Grundtoleranzgrade von IT 9 oder IT 10 eingehalten werden. Extrem weiche Materialien, wie z.B. PTFE können nur nach IT 11 oder IT 12 bearbeitet werden. Bei bestimmten Hochleistungskunststoffen und unter Voraussetzung einer dafür geeigneten Geometrie, können bei Bauteilen durchaus Toleranzfelder von weniger als 0,05 mm eingehalten werden.
Kunststoffgerechte Toleranzen berücksichtigen allerdings mögliche Maßänderungen durch Temperatur und Feuchtigkeit sowie Materialspannungen und liegen in aller Regel in einem Bereich oberhalb von 0,1 mm.
Im Spritzguss und der Pressformtechnik sind die Fertigungstoleranzen neben den genannten Parametern auch von der Materialschwindung und den Weg-Querschnitt-Verhältnissen abhängig und insofern noch schwieriger festzulegen.
Mit Materialien wie Torlon® oder Victrex® PEEK™ lassen sich aber durchaus Toleranzen von bis zu 0,03% des Nennmaßes erreichen. Allerdings ist dafür in der Konstruktion und bei der Fertigung ein entsprechender Aufwand zu betreiben. Die Pressformtechnik lässt - abhängig vom Material - nur Toleranzen von 0,1 bis 0,2 mm und mehr zu.
Zur Berücksichtigung aller wesentlichen Aspekte und zur Sicherstellung der Bauteilfunktion in der Anwendung sollten Sie die Festlegung der Fertigungstoleranzen mit unseren Anwendungstechnikern absprechen. Wir übernehmen gerne die kunststoffgerechte Bauteilauslegung für Sie und freuen uns auf Ihre Anfrage!