Zerspanungsverfahren

Abhängig vom Material lassen sich mit der Zerspanungstechnik für Kunststoffe extrem enge Bauteiltoleranzen sicherstellen. Aus diesem Grund werden manchmal auch spritzgegossene oder gepresste Bauteile spangebend nachbearbeitet.

Ein weiterer Vorteil der Zerspanungstechnik ist die Möglichkeit, Bauteile mit großen Wandstärken produzieren zu können. So lassen sich auch Stücke mit mehreren Zentimeter dicken Querschnitten fertigen. Auch Hinterschneidungen, Metalleinsätze und komplexe Bohrungen, die nachträglich wieder verschlossen werden, sind technisch möglich.

Die für die Zerspanung benötigten extrudierten oder gepressten Halbzeuge verfügen zudem meist über bessere mechanische Eigenschaften als die in der Spritzgusstechnik verwendeten Granulate. Spritzgießbare Kunststoffe benötigen verfahrensbedingt eine geringere Viskosität und weisen in der Regel einen niedrigeren Kristallisationsgrad auf. Extrudierte Halbzeuge zeigen hier häufig deutlich bessere Eigenschaften. Direkte Vergleiche haben bewiesen, dass zum Beispiel aus Halbzeug gedrehte Gleitlager eine 30 bis 40 Prozent höhere Lebensdauer haben als die vergleichbare spritzgegossene Ausführung.

Bei den Hochleistungskunststoffen, die häufig mehr als fünfzig Euro pro Kilogramm kosten, kommt es teilweise auch zu einer Kombination von Zerspanungs- und Spritzgusstechnik: um hohe Material- und Werkzeugkosten zu sparen, wird ein einfacher Rohling im Spritzgussverfahren hergestellt. Dieser wird nachträglich spangebend in Form und Toleranz gebracht. So werden die Vorteile beider Verarbeitungsverfahren optimal kombiniert.

Die Zerspanungstechnik ermöglicht zwar eine relativ freie Konstruktion, allerdings sind auch hier einige Restriktionen zu beachten.

Grundsätzlich sind die zu erreichenden Oberflächen bei der spangebenden Bearbeitung schlechter als beim Spritzguss oder der Pressformtechnik. Rauhigkeitswerte von Rz 10 bis 6,3 sind möglich. Besonders hochwertige Oberflächen (kleiner Rz 6,3) sind nur durch aufwendige mechanische, teils manuelle Verfahren (schleifen, polieren, läppen etc.) zu erreichen, die die Bearbeitungskosten deutlich steigern.

Zerspante Kunststoffbauteile müssen immer aus entsprechend großen Halbzeug-Stücken gefertigt werden. Dabei besteht die Gefahr, dass durch die Bearbeitung Materialspannungen freigesetzt werden. Im schlimmsten Fall verzieht sich das Bauteil dadurch extrem. Selbst nach Wochen können vor allem unter Temperatureinfluss noch starke Maß- und Formänderungen auftreten. Durch eine aufwendige Bearbeitung mit Liegezeiten und/oder thermischer Zwischenbehandlung können solche spannungsbedingten Bauteilveränderungen auf ein Mindestmaß reduziert werden.

Die Berücksichtigung aller Aspekte bei der Bauteilkonstruktion ist schwierig und aufwendig und sollte daher nur von mit Kunststoffen erfahrenen Konstrukteuren vorgenommen werden. POLYTRON hilft bei der kunststoffgerechten Auslegung der Bauteile.