Lösungen für den strukturellen Leichtbau

Im Thema Nachhaltigkeit kommt in diesem Jahr kaum jemand vorbei. Nachhaltiges Agieren entlang der Wertschöpfungskette ist ein wichtiger Faktor, den Lehvoss in Friedrichshafen mit seinen Hochleistungs-Compounds und dem intelligenten Einsatz von rezyklierten Polymeren und Fasern aufgreift.

Die Luvocom XCF-Produkte sind carbonfaserverstärkte thermoplastische Compounds mit extremen mechanischen Eigenschaften. Neu aus dieser Familie ist ein Produkt auf PPA-Basis. Mit einer Festigkeit von 425 MPa, einer Steifigkeit von 47 GPa, einer Zugdehnung von 1,4 % und 100 kJ/m² für die Schlagzähigkeit ist es eine Alternative zu Leichtmetallen in vielen Anwendungen. Eine geringe Dichte von 1,37 g/cm³ ergeben sehr hohe Werte für den spezifischen E-Modul und die spezifische Festigkeit, die so bisher von thermoplastischen Compounds nicht erreicht wurden. Die unternehmenseigene XCF-Technologie ist auf alle Thermoplaste übertragbar. Produkte auf Basis PA 66, PPA, PPS, PEEK und anderen Polymeren sind bereits im XCF-Portfolio.

Für Anwendungen, die eine hohe chemische Beständigkeit mit einem noch geringeren Gewicht bei gleichzeitig guten mechanischen Eigenschaften benötigen, ist Luvocom 60-50097 auf Basis PP mit Carbonfasern neu im Portfolio. Mit einer Festigkeit von 170 MPa, einer Steifigkeit von 18 GPa und einer Kerbschlagzähigkeit von 11 kJ/m² ist es eine Alternative zu bisher verfügbaren Materialien auf Basis PA 6 und PA 66 mit CF und Glasfasern (GF). Durch die fehlende Wasseraufnahme weist es unter feuchten Bedingungen keine Eigenschaftsabnahme auf. Zu PA-Compounds ist es in Sachen Mechanik und Temperaturbeständigkeit ebenbürtig.

Das mit Glashohlkugeln verstärkte PEEK-Compound Luvocom 1105-50303 hat eine Dichte von lediglich 1,01 g/cm³. Die Herstellung des Compounds erfolgt mit einem speziell angepassten Compoundierverfahren, um Schädigungen der Hohlglaskugeln zu vermeiden. Das Material besitzt eine geringe Wärmekapazität und ein sehr gutes mechanisches Eigenschaftsprofil. Es eignet sich daher besonders für die Dünnwandextrusion. Die dahinterliegende, eigens entwickelte Modifikations- und Fertigungstechnologie ist auf andere Polymere übertragbar. Auf Wunsch lassen sich so eine große Vielfalt an polymeren Trägern modifizieren.

Thermoplastisches Schaumspritzgießen (TSG) und geschäumte Extrusionsanwendungen werden seit einigen Jahren in einer Vielzahl von Bauteilen eingesetzt, um beispielsweise Einfallstellen und Gewicht zu reduzieren. Da die Anforderungen zunehmend anspruchsvoller werden und Haptik, Oberflächenqualität, Dimensionsstabilität und der Einsatz in sensiblen Endanwendungen eine immer größere Rolle spielen, erhöht sich auch der Anspruch an die eingesetzten Treibmittelkonzentrate. Hierzu hat man verschiedene physiologisch unbedenklichere, endotherme Treibmittelmasterbatche entwickelt. Diese neuen hochbeladenen Produkte lassen sich mit sehr geringen Dosierungen (ab 0,1 %) im Spritzgießen und der Extrusion einsetzen.

Wenn eine besonders hohe Oberflächenqualität trotz hoher Gewichtseinsparung gefordert wird, dann ist Luvobatch PE BA 5821 die richtige Wahl. Der Namensvetter Luvobatch PE BA 5823 weist hingegen eine außergewöhnlich feine Zellstruktur auf, was für Folienanwendungen von großem Vorteil ist. Die neuen Masterbatche sind frei von Azodicarbonamid (ADC) und damit geeignet, um in geschäumten Anwendungen mit anschließendem Lebensmittel- oder Trinkwasserkontakt eingesetzt zu werden. Sie verfügen außerdem über eine sehr hohe Gasausbeute.

Mit Flammschutz ausgerüstete Bauteile ermöglichen den sichereren Einsatz im Transportwesen, im Bauwesen oder der Elektrotechnik. Neben den klassischen, halogenhaltigen Flammschutz-Masterbatchen hat das Unternehmen für diese Anwendungen eine umfangreiche Produktlinie aus umweltfreundlicheren, halogenfreien Flammschutz-Masterbatchen und Compounds entwickelt. Die Einsatzmöglichkeiten reichen von Folienaufbauten bis hin zu Kabeln und Bauteilen mit höheren Wandstärken. Dabei kann auf stickstoff- und phosphorbasierte sowie mineralische Additive und intumeszierende Systeme zurückgegriffen werden, bei denen die Wirkung im Brandfall durch Aufschäumen des Materials mit anschließender Bildung einer stabilen Schutzschicht erreicht wird.

Mit der in 2019 im Rahmen der K-Messe in Düsseldorf eingeführten Luvotech-Produktlinie wurden die individuellen Hochleistungs-Compounds des Luvocom-Sortiments von sehr hochwertigen Standardcompounds ergänzt. Das Portfolio der Strukturmaterialien wird nun durch neue technische Compounds der Produktlinie Luvotech PA HT – auf Basis von Hochtemperatur-PA –  erweitert. Diese Werkstoffe sind hochgefüllt mit einem Glasfaseranteil von 40 bis 60 Gewichtsprozent und eignen sich mit ihren hohen mechanischen Kennwerten für Metallersatzanwendungen.

Im Rahmen der Luvotech-Produktlinie wurden auch die neuen Eco-Produkte eingeführt. Hier kommen auch rezyklierte Rohstoffen zum Einsatz. Mit der WMK Plastics hat Lehvoss seit 5 Jahren eine Tochtergesellschaft, die seit mehr als 25 Jahren im Bereich von rezyklierten Compounds aktiv ist. Die Produkte der Luvotech Eco-Linie besitzen einen deutlich verbesserten CO₂-Fußabdruck: PEEK oder Carbonfaserrezyklate reduzieren diesen nochmals um bis zu 90 %. Beim werkstofflichen Recycling konzentriert sich das Unternehmen weitestgehend auf das obere Ende der Werkstoffpyramide in den Bereichen der technischen Kunststoffe und Hochleistungskunststoffe und bietet rezyklatbasierte Produkte von PC/ABS über PA bis hin zu PEEK.

Im Bereich des 3D-Drucks wächst der Bedarf für nachhaltige Materialien zunehmend. Für solche Anforderungen wurde das Luvocom 3F Eco PET entwickelt, welches zu 90 % auf recyceltem PET basiert. Es kann im FFF (Fused Filament Fabrication) und FGF (Fused Granulate Fabrication) Verfahren eingesetzt werden. Die Einsatzbereiche sind funktionale Prototypen und Serienteile in Industriebereichen, wie beispielsweise dem Maschinenbau, dem Automobilbau und der Medizintechnik.

Neben der Entwicklung von Materialien sind auch ganzheitliche Betrachtungen für die Verringerung des CO₂-Fußabdrucks wichtig. Die Erstellung kosten- und handhabungsoptimierter Laminiernormale (Laminierformen oder Laminierwerkzeuge) zur Fertigung hochentwickelter Orthesen aus CFK-Laminaten erfolgt meist noch mittels duroplastischer PU-Formschäume. Diese werden gefräst und dadurch entsteht Abfall wie auch bei der späteren Entsorgung der Formen. Für eine Fallstudie wurde mit dem Unternehmen Adviva der Formherstellprozess mittels 3D-Druck betrachtet. Als Werkstoff wurde Luvocom 3F PET CF 9780 BK ausgewählt. Er besitzt eine hohe Festigkeit und Temperaturbeständigkeit. Noch dazu ist er chemisch gut beständig und einfach zu verdrucken. Verfahrensbedingte Anforderungen, wie die erforderliche Wärmeformbeständigkeit und Feuchtefreiheit für den Aushärteprozess im Ofen-Vakuumverfahren, erfüllen die gedruckten Laminierformen uneingeschränkt. Da bereits in der Konstruktion des Modells auf minimalen Materialeinsatz geachtet wird, kann mit geringem Infill, also der Stützstruktur im Bauteil, gearbeitet werden. Dadurch fällt ein noch geringeres Materialvolumen als Reststoff an. Das Luvocom 3F PET CF 9780 BK kann getrennt gesammelt und dem technischen Kunststoffrecycling zugeführt werden. Nach dem Vermahlen der Bauteile lassen sich beispielsweise über das Spritzgießen neue technische Teile realisieren. So lässt sich dann auch ein sortenreiner Materialrücklauf organisieren.

Die Unternehmensgruppe ist auch in der Medizintechnik mit seinen Hochleistungskunststoffen aktiv. Neben Materialien für mechanisch hochbelastete chirurgische Instrumente, liegt ein Schwerpunkt im Bereich moderner Farben auf Basis von PEEK-Hochleistungskunststoffen, die unverstärkt und glasfaserverstärkt zur Verfügung stehen. Neu sind hier Produkte, welche ein breites standardisiertes Farbspektrum abdecken. Diese sind in Granulatform, in Halbzeugform oder aber als Filamente für den 3D-Druck verfügbar. Sämtliche Materialien sind nach EN ISO 10993-5 und -12 (Cytotoxizitätsnachweis) ausgewiesen, teilweise Lebensmittelkonform und auch für den mehrfachen, nachhaltigen Gebrauch nach den gängigen Aufbereitungsverfahren geeignet. PEEK-Materialien sind zudem auf Basis von Industriequalitäten beziehungsweise Rezyklaten erhältlich, die vergleichbare Eigenschaften wie die von Neuware aufweisen.

Halle/Stand: B1/1109