Die Wünsche von Verbrauchern an elektronische Geräte wachsen stetig. Notebooks, Tablets, Fernsehgeräte und Smart Phones sollen immer schneller, dünner, leichtgewichtiger und trotzdem robuster werden. Sie sollen ein anspruchsvolles und modisches […]
Ihre Stärke zeigen die CFRTP beim Einsatz in Produkten der Unterhaltungselektronik. (Foto: Covestro)
Die Wünsche von Verbrauchern an elektronische Geräte wachsen stetig. Notebooks, Tablets, Fernsehgeräte und Smart Phones sollen immer schneller, dünner, leichtgewichtiger und trotzdem robuster werden. Sie sollen ein anspruchsvolles und modisches Design haben, sich „cool“ und „authentisch“ anfühlen und trotzdem aus nachhaltigen Materialien hergestellt werden. Metalle und herkömmliche Verbundwerkstoffe stoßen hier schnell an ihre Grenzen.
Die Covestro AG, Leverkusen, hat für diesen Trend eine neue Composite-Technologie zur effizienten Herstellung von Gehäusen und anderen Bauteilen entwickelt, die auf thermoplastischen Kunststoffen und Carbonfasern basiert und diese Anforderungen erfüllt. Covestro stellt daraus endlos-faserverstärkte Folien und Platten für die weitere Verarbeitung durch Kunden her.
Gutes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht
Ihre Stärke zeigen die Covestro CFRTP (continuous fiber-reinforced thermoplastic composites) beim Einsatz in Produkten der Unterhaltungselektronik: „Sie bieten das beste Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht aller marktgängigen Composites und übertreffen in dieser Hinsicht auch Metalle“, sagt David Hartmann, der zusammen mit Dr. Michael Schmidt den Bereich thermoplastische Composites bei Covestro leitet. „Dadurch sind sie ideal geeignet zur Herstellung dünnwandiger, leichtgewichtiger und zugleich robuster Teile für IT-Geräte.“ Überdies erfüllen sie die hohe Brandschutzklassifikation UL94 V-0 der Underwriters Laboratories.
Keimzelle der Composites sind unidirektional verstärkte Folien aus Endlos-Carbonfasern (UD-Folien). Mehrere Lagen der UD-Folien werden aufeinander geschichtet, geschnitten und anschließend laminiert. Das Ergebnis sind extrem steife und leichtgewichtige Composite-Platten ohne Verzug oder Schrumpf. Dabei kann die Zahl der Schichten, ihre Richtung und Stapelfolge an die jeweilige Anwendung angepasst werden.
Die äußere Wahrnehmung der Platten-Rohlinge ist anders als bei typischen Kunststoff-Halbzeugen: Sie haben eine organisch anmutende Narbung und fühlen sich „cool“ an aufgrund der guten Wärmeleitung. Bei Schlägen klingen sie metallisch.
Geeignet für flexible Massenproduktion
Im Gegensatz zur Kleinserienfertigung aus duroplastischen Materialien sind Covestro CFRTP für eine flexible Massenproduktion geeignet. Dazu tragen auch die kurzen Zykluszeiten – mit nur wenig manueller Arbeit – und die hohen Ausbeuten bei. Platten aus Covestro CFRTP können einfach transportiert werden, ohne Kühlung oder Spezialbehandlung. Beim Kunden erfolgt dann die weitere Verarbeitung mittels Thermoformen, Hinterspritzen, CNC-Fräsen oder andere Verfahren. Zu diesem oder einem späteren Zeitpunkt können noch weitere Design-Merkmale hinzugefügt werden.
Aufgrund dieser Vorteile sieht Covestro gute Chancen für einen künftigen Markterfolg seiner thermoplast-basierten Composites und investiert in deren weitere Entwicklung. Neben Forschungsaktivitäten und der Übernahme eines Spezialunternehmens für Verbundwerkstoffe im vergangenen Jahr zielen aktuelle Aktivitäten auf den schrittweisen Aufbau eines globalen Produktionsnetzes und die Erweiterung des Produktportfolios. „Wir arbeiten außerdem mit Maschinenherstellern und Carbonfaser-Lieferanten zusammen, um die Einführung der Technologie weiter voranzutreiben“, sagt Dr. Michael Schmidt.
Trendiges Design, hochwertige Oberflächen
Produktdesignern eröffnet sich mit den Composites eine hohe Gestaltungsfreiheit. So lassen sich verschiedene Kombinationen von Harz und Fasern für optische Effekte nutzen, außerdem Texturen erzeugen, zum Beispiel im Werkzeug oder durch Sandstrahlen, CNC-Fräsen oder Laserschneiden. Weitere Möglichkeiten ergeben sich durch Lackierung oder verschiedene Druck- und Prägeverfahren.
In die Bauteile selbst können Öffnungen und Funktionen integriert werden. Wandstärkensprünge sind ebenso möglich wie der Einbau von Fenstern, die transparent sind für RF-Strahlung.
Weiterer Zielmarkt: Auto- und Transportindustrie
Mit den genannten Vorteilen sieht Covestro mit den CFRTP auch neue Möglichkeiten der Gestaltung von Bauteilen für Automobile und die Transportindustrie. Hierzu zählen Türverkleidungen, Karosserieteile und Rückenlehnen für Pkws sowie Innen- und Außenverkleidungen in Bussen, Lkws und Eisenbahnwaggons.
