Der Werkstoff Kunststoff ist, verglichen mit anderen Werkstoffen, noch sehr jung und das Potenzial der Kunststoffe ist erst zu einem Bruchteil ausgeschöpft. Jedem der damit zu tun hat ist klar, Kunststoff ist der Werkstoff des 21. Jahrhunderts und er wird den industriellen und gesellschaftlichen Fortschritt prägen. Wenn sich Mitte Oktober in Düssel-dorf zur Messe K wieder die Fachwelt der Kunststoffverarbeitung trifft, wird dies deutlich. Zu erwarten sind Innovationen zum Verarbeitungsprozess, aber auch, dass man den Kunststoff intelligent nutzt und zudem ein Image-Wandel eingeleitet wird.

In der traditionellen Sonderschau Kunststoff bewegt der Messegesellschaft Düsseldorf und deutscher Kunststoffindustrie auf K 2013, möchte man dies deutlich machen. Mit Bewegung im klassischen wie im übertragenen Sinn kann man vieles verstehen: Kunststoff bringt uns von A nach B; Kunststoff sorgt aber auch dafür, dass Waren und Güter sicher und unbeschadet transportiert werden können. Deshalb lohnt es sich immer, Richtung Automobil zu schauen. Dort findet sich Kunststoff bei Karosserieteilen, in der Elektrik und Elektronik, im Antriebsstrang, im Innenraum und überall dort, wo Sicherheit eine wichtige Rolle spielt. In der Zukunft, so Experten, ist mit einem weiteren Anstieg des Anteils an verbauten Kunststoff im Auto zu rechnen. Der Leichtbau mit Kunststoff ist ein wesentlicher Baustein, mit dem die ressourcenschonende Mobilität der Zukunft gestaltet werden kann. Neue kunststoffbasierte Systemlösungen bei Karosserieteilen sind in der Entwicklung.

Die variablen Verarbeitungseigenschaften der Kunststoffe werden, auch im sogenannten Volumensegment also in der Großserienfertigung, in vielfältiger Form zum Tragen kommen. Die Kunststoffbauteile werden damit eher noch komplexer, leistungsfähiger und noch spezieller auf ihre Anforderungen zugeschnitten sein. Bis fünfzehn Prozent eines Fahrzeuges sind heute aus Kunststoff. Bei Prototypen eines E-Cars sind neben der Karosserie, den Sitzen, Verscheibungen und sogar die Felgen aus Kunststoff. Allein mit vier Kunststoff-Felgen ließen sich pro Pkw etwa zwölf Kilogramm Gewicht einsparen.

Wegbereiter neuer Märkte

Oft ist es nur ein kleiner Schritt, der hilft, dass bereits bekannte Technologien neue und große Märkte erschließen. Kunststoffe mit metallischen oder halbleitenden Eigenschaften sind partiell seit Jahrzehnten bekannt, die Leistungsfähigkeit dieser Materialien erreicht aber erst in den letzten Jahren durch intensive Forschung die Grenze zur Wirtschaftlichkeit, vor allem durch die Erschließung neuer Materialklassen, die Optimierung von Schichtstapeln und die Realisierung innovativer Anlagentechnik.

So kommen für elektrische oder elektronische Bauteile zunehmend Kunststoffe als Funktions- und Konstruktionsmaterialien zum Einsatz und polymere Werkstoffe sind Wegbereiter eines umwälzenden Fortschrittes. Der Halbleiterverband SEMI Europe rechnet in den nächsten Jahren mit einem spürbaren Entwicklungs- und Nachfrageschub für die noch junge Kunststoff- und Organikelektronik. Durch eine engere Kooperation mit der siliziumbasierten Halbleiterbranche wird die Kunststoffelektronik von den Zulieferketten und dem jahrzehntelangen Know-How der klassischen Chipindustrie profitieren. Laut Analysten-Einschätzungen könnte die Kunststoff- und organische Elek-tronik bis zum Jahr 2020 ein weltweites Marktvolumen von 46 Mrd. Euro erreichen. Ein Indiz für das Zusammenrücken von Silizium- und Kunststoffelektronik war die Übernahme der Konferenzmesse Plastic Electronics Anfang 2012 durch SEMI Europe. Der Industriezusammenschluss will die Halbleiter-Konferenz Semicon Europe“ im Oktober zusammen mit der Plastic Electronics auf dem Dresdner Messegelände ausrichten. Man erwartet mehr als 350 Aussteller aus 20 Ländern.

Vielversprechend sind etwa neue Technologien wie sogenannte Moulded Inter-Connect Devices, angewendet auf dreidimensionale Bauteile (3D-MID). Die bei Elektronikgeräten nötigen Leiterbahnen sind hier sozusagen direkt in das Kunststoff-Bauteil integriert, das Gehäuse selbst übernimmt die Funktion der herkömmlichen Leiterplatte. So können E&E-Geräte noch leistungsfähiger, kleiner und auch preiswerter werden. Die organische und großflächige Elektronik (OLAE – Organic and Large Area Electronics) zielt auf Anwendungen, in denen elektronische Bauteile auf der Basis leitender und halbleitender Kunststoffe gefertigt werden. OLAE sichert einen effektiven und verantwortungsvollen Umgang mit Ressourcen und Energie, ermöglicht mobile und flexible Produkte für eine vollständig vernetzte Welt und stellt kostengünstige Lösungen für die medizinische Versorgung einer alternden Gesellschaft zur Verfügung.
Ein weiterer Vorteil kann je nach Anwendung ein einfacheres Verarbeiten sein, wie die Drucktechnologie.

Das gleiche trifft auf die Entsorgung zu, bei der die Kunststoffelektronik als Beitrag zu einer grünen Elektronik unter Umständen sogar mit Kompostierbarkeit aufwarten kann. Dies ist allerdings zunächst ein Fernziel. Auch die mechanischen Eigenschaften der organischen Elektronik können von Vorteil sein, weil sie auf flexiblen, transparenten Kunststofffolien (später vielleicht auch auf Papier) hergestellt werden kann. Sie ermöglicht so völlig neue Anwendungen, die mit der Siliziumtechnologie nicht ohne weiteres realisierbar sind. So sind aufrollbare E-Bücher und Mini-Fernseher im Massendruck absehbar. Erklärtes Ziel der Philips-Ausgründung Polymer Vision, Eindhoven, Niederlande, ist es, damit die Konstruktion zusammenklappbarer (oder aufrollbarer) E-Buch-Lesegeräte und Tablets zu ermöglichen.

Überhaupt haben die gedruckte Elektronik und die damit verbundenen Display-Technologien nach Einschätzungen des Analysten Dr. Khasha Ghaffarzadeh vom Marktforschungsunternehmen ID Tech Ex in jüngster Zeit große Fortschritte gemacht. Inzwischen steht eine Reihe von Endprodukten dieser jungen Technologie kurz vor dem Markteintritt. So möchte der Konsumgüterkonzern Proctor and Gamble beispielsweise eine Produktverpackung mit einem aufgedruckten Bildschirm in den Verkauf bringen. Die Unternehmen MWV Packaging und Vorbeck wiederum haben eine Variante gefunden, Verpackungen mit preisgünstigen Diebstahlsicherungen aus Graphenen (spezielle Kohlenstoffverbindungen) zu bedrucken. Und Boeing berichtete auf der Konferenz über den Einsatz gedruckter Elektronik als Vogelkollisions-Detektoren auf Flugzeugrümpfen.

Leitfähige Kunststoffe führen also in eine neue Welt der Polymerelektronik. Biegsame Folien-Displays und Plastik-Chips könnten viele Bereiche des Alltags durchdringen. Ein Problem, das bei der Polymerelektronik noch bestand, war die Speicherung. Ohne Stromzufuhr gingen die Daten auf Plastikchips verloren. Die Forscher von Philips und der Universität Groningen haben hier einen großen Schritt nach vorn getan. So ist es gelungen, mit absolut reinen und optimal geschichteten Kunststoffen kurze Programmierzeiten und lange Speicherleistungen zu erzielen. Die Spannung, die gebraucht wird, um die auf den Plastikchips gespeicherten Informationen auszulesen, wurde auf ein Minimum reduziert. So sind wesentliche Grundvoraussetzungen erfüllt für verschiedenste industrielle Anwendungen, aber auch für kostengünstige Herstellungsverfahren.

Verwertung gebrauchter Kunststoffprodukte bedenken

Den Besuchern der K werden also viele Neuerungen sowohl bei den Materialien als auch bei den Verarbeitungsverfahren bevorstehen. Auch sind die Kunststoffmärkte im Wandel. In Westeuropa liegt der Pro-Kopf-Verbrauch von Kunststoff bereits bei durchschnittlich rund 100 Kilo pro Jahr und damit um den Faktor vier bis fünf höher als in den Regionen mit hohen Wachstumsraten. Der asiatische Markt etwa wächst nach wie vor dynamisch. Mit Abstrichen folgt der lateinamerikanische Markt. Die Produktionskapazitäten folgen logischerweise dem Markt. In den vergangenen Jahren hat sich Europa einschließlich der Türkei und Russlands immer mehr zum Importeur von Kunststoffen entwickelt. Insbesondere Asien profitiert von dieser Entwicklung.

Als vor mehr als 60 Jahren die erste K in Düsseldorf ihre Pforten öffnete, lag die Kunststoffproduktion weltweit um die zwei Millionen Tonnen. Für dieses Jahr rechnet man mit 288 Mio. Tonnen. Denn wer heute ökologisch und ökonomisch sinnvoll handeln will, kommt an Kunststoff einfach nicht vorbei. Kunststoffe werden eingesetzt, weil sie leicht sind, ein gutes Preis/Leistungs-Verhältnis bieten, viel Designfreiheit lassen, neue Anwendungen erst ermöglichen und die Umwelt schonen. Mit der Qualität der einzelnen Produkte kommt ein weiteres Argument für den Kunststoff-einsatz im Sinne der Nachhaltigkeit hinzu. Deshalb spielt auch die Verwertung gebrauchter Kunststoffprodukte am Lebensende heute eine erhebliche Rolle. Dies ist allerdings auch eine der großen Baustellen, eine Herausforderung, der sich die Kunststoffindustrie stellen muss. In Deutschland beträgt die Verwertungsquote gebrauchter Kunststoffe bereits 99 Prozent, ist also kaum noch zu steigern.

Ähnliches gilt in Skandinavien, den Benelux-Ländern, der Schweiz und Österreich. Selbst in vielen anderen europäischen Ländern sind Verwertungsraten unter 50 Prozent keine Seltenheit. Der Verband der Kunststofferzeuger hat neben bereits etablierten Maßnahmen, die Verwertungsmenge zu steigern, das Programm Zero Plastics to Landfill by 2020 gestartet, mit dem Ziel, dass bis 2020 europaweit kein Kunststoffabfall mehr deponiert wird. Kunststoff ist zum Wegwerfen zu schade, so wird man auch hier auf der Messe Lösungen dazu finden, wie die nachfolgenden Berichte und Produkt-Highlights zeigen.

 

Die gedruckte Elektronik und die damit verbundenen
Display-Technologien hat in jüngster Zeit große Fortschritte gemacht und es stehen eine Reihe von Produkten kurz vor dem Markteintritt.

Dr. Khasha Ghaffarzadeh, Marktforschungsunternehmen ID Tech Ex

Wir hören die Botschaft – allein, uns fehlt der Glaube, denn der Blick der EU-Regulatoren richtet sich starr auf die Abfallphase und verstellt die Sicht auf die positiven Effekte des Kunststoffeinsatzes.

Dr. Josef Ertl, Wirtschaftsvereinigung Kunststoff

 

Technik im Detail

Nachhaltigkeitsinitiative Blue Competence 

Vor zwei Jahren hat der VDMA seine Nachhaltigkeitsinitiative Blue Competence ins Leben gerufen. Mittlerweile sind schon fast 400 Mitglieder dieser Initiative beigetreten. Im Fachverband Kunststoff- und Gummimaschinen sind es 54. Damit ist diese Branche im deutschen Maschinen- und Anlagenbau Vorreiter in Sachen Umweltschutz, Ressourcenschonung und effizientes Wirtschaften. Blue Competence wird für diese Unternehmen auch auf der „K 2013“, der Weltleitmesse der Kunststoff- und Gummiindustrie im Oktober in Düsseldorf, eine große Rolle spielen.

Volker Aust, Leiter des Produktmanagements bei Herrmann Ultraschall zur Frage: Warum ist die Initiative Blue Competence für Sie wichtig?

Zur Nachhaltigkeit gehört Ressourcenschutz, aber auch Energieeffizienz und ein insgesamt anderes Zukunftsdenken. Deshalb kann ich mit Blue Competence mehr anfangen. Jetzt hat Nachhaltigkeit einen Namen und eröffnet uns allen ganz andere Perspektiven.

Dr. Christof Herschbach, Leiter Geschäftsentwicklung und Marketing bei Windmöller & Hölscher: Wir machen damit deutlich, dass sich mit dem deutschen Maschinenbau eine ganze Branche zur Nachhaltigkeit verpflichtet. So etwas gibt es meines Wissens in anderen Branchen nicht. Blue Competence zeigt, dass die Unternehmen des Maschinenbaus verstanden haben, warum es keine Alternative zur Nachhaltigkeit gibt. Wenn wir auch in Zukunft in Wohlstand leben wollen, müssen wir mit diesen Ressourcen verantwortungsvoll umgehen.

Ulrich Eberhardt, Geschäftsführer von Motan Holding: Nur eine ganzheitliche Betrachtung von Materialien, Ressourcen und industriellen Verarbeitungsprozessen führt zu intelligenten Lösungen. Nur wenn wir gemeinsam mit den Maschinen- und Anlagenbauern an einem Strang ziehen, können wir langfristig erfolgreich sein.

 

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Harald Wollstadt ist Chefredakteur Plastverarbeiter. harald.wollstadt@huethig.de