Maschinenbau

Kunststoffteile für den Maschinenbau

Im Maschinenbau übernehmen technische Kunststoffteile häufig tragende, führende, gleitende oder schützende Funktionen. Sie kommen unter anderem als Buchsen, Führungen, Rollen, Gleitplatten, Abdeckungen, Distanzteile und Präzisionsbauteile zum Einsatz. Wir fertigen Kunststoffteile für den Maschinenbau nach Zeichnung, CAD-Daten oder technischen Vorgaben als Einzelteil, Prototyp, Ersatzteil sowie in Klein- und Serienfertigung.

Warum technische Kunststoffe im Maschinenbau eingesetzt werden

Technische Kunststoffe bieten Eigenschaften, die in vielen Maschinen und Anlagen gezielt genutzt werden können.

Je nach Werkstoff sind möglich:

• geringe Reibung

• hohe Verschleißfestigkeit

• gute Maßhaltigkeit

• geringes Bauteilgewicht

• elektrische Isolation

• Korrosionsbeständigkeit

• chemische Beständigkeit

• gute spanende Bearbeitbarkeit

• Geräuschreduzierung

• geringe oder keine zusätzliche Schmierung

Dadurch können Kunststoffteile metallische Komponenten teilweise ersetzen oder ergänzen.

Die Werkstoffauswahl sollte jedoch immer auf Grundlage der konkreten Belastung erfolgen. Temperatur, Kräfte, Geschwindigkeit, Feuchtigkeit, Chemikalien und erforderliche Toleranzen beeinflussen die Eignung erheblich.

Typische Kunststoffteile für Maschinen und Anlagen

Die Einsatzmöglichkeiten reichen von einfachen Abstandshaltern bis zu komplex bearbeiteten Funktionsteilen.

Typische Kunststoffbauteile im Maschinenbau sind:

• Führungsschienen

• Gleitführungen

• Gleitplatten

• Buchsen

• Rollen

• Distanzringe

• Abstandshalter

• Anschläge

• Zahnräder

• Aufnahmeelemente

• Halterungen

• Montageplatten

• Abdeckungen

• Schutzplatten

• Isolierteile

• Dichtungsaufnahmen

• Vorrichtungsteile

• Verschleißleisten

• Maschinenverkleidungen

• kundenspezifische Präzisionsteile

Komplexe Geometrien können als Kunststoff-Frästeile gefertigt werden. Für rotationssymmetrische Komponenten wie Buchsen, Rollen oder Distanzringe eignen sich Kunststoff-Drehteile.

Welche Anforderungen müssen Kunststoffteile im Maschinenbau erfüllen?

Die Anforderungen unterscheiden sich abhängig von der Funktion des jeweiligen Bauteils.

Eine Gleitführung benötigt beispielsweise andere Eigenschaften als ein Zahnrad, eine Schutzabdeckung oder eine hochpräzise Aufnahme.

Mechanische Belastbarkeit

Kunststoffteile können Zug-, Druck-, Biege- oder Stoßbelastungen ausgesetzt sein.

Dabei müssen sowohl die kurzfristige Belastung als auch die dauerhafte Beanspruchung berücksichtigt werden.

Kunststoffe können sich unter langfristiger Belastung anders verhalten als Metalle. Deshalb sollten Material und Bauteilgeometrie auf die konkrete Anwendung abgestimmt werden.

Verschleißfestigkeit

Bei bewegten Bauteilen spielt Verschleiß eine zentrale Rolle.

Führungen, Rollen, Gleitplatten oder Buchsen können dauerhaft mit anderen Komponenten in Kontakt stehen.

Werkstoffe wie PE 1000, POM-C oder PA 6 werden häufig eingesetzt, wenn gute Gleiteigenschaften mit ausreichender mechanischer Belastbarkeit kombiniert werden sollen.

Maßhaltigkeit

Für Präzisionsbauteile sind Maßstabilität und geringe Verformung besonders wichtig.

Feuchtigkeit, Temperatur und innere Spannungen können die Abmessungen von Kunststoffteilen beeinflussen.

Bei engen Toleranzen sollte deshalb gezielt ein geeigneter Werkstoff ausgewählt und die Konstruktion kunststoffgerecht ausgelegt werden.

Temperaturbeständigkeit

Maschinenbauteile können durch Motoren, Reibung, Prozesswärme oder Umgebungstemperaturen thermisch belastet werden.

Für höhere Temperaturen kommen beispielsweise PEEK oder PTFE infrage.

Chemikalienbeständigkeit

In Maschinen und Anlagen können Kunststoffteile mit Ölen, Fetten, Kühlmitteln, Reinigungsmitteln oder anderen Medien in Kontakt kommen.

Die Beständigkeit sollte immer gegenüber dem konkret eingesetzten Medium, dessen Konzentration und Temperatur geprüft werden.

POM-C für präzise Maschinenbauteile

POM-C gehört zu den häufig eingesetzten technischen Kunststoffen im Maschinenbau.

Der Werkstoff bietet:

• gute Maßhaltigkeit

• hohe Festigkeit

• geringe Feuchtigkeitsaufnahme

• gute Gleiteigenschaften

• gute Zerspanbarkeit

• günstiges Reibungsverhalten

Typische Anwendungen sind:

• Buchsen

• Führungen

• Rollen

• Zahnräder

• Halterungen

• Aufnahmeelemente

• Präzisionsbauteile

POM-C eignet sich besonders für Bauteile, bei denen vergleichsweise enge Toleranzen und eine gute mechanische Stabilität erforderlich sind.

Auch POM-C-Platten können als Ausgangsmaterial für gefräste Maschinenbauteile eingesetzt werden.

PA 6 für mechanisch belastete Bauteile

PA 6 bietet eine hohe Zähigkeit und gute mechanische Eigenschaften.

Typische Einsatzbereiche sind:

• Rollen

• Buchsen

• Zahnräder

• Führungen

• Lagerteile

• mechanisch beanspruchte Komponenten

Zu berücksichtigen ist die Feuchtigkeitsaufnahme des Werkstoffs. Diese kann die Abmessungen und mechanischen Eigenschaften beeinflussen.

Bei besonders engen Toleranzen muss dieser Effekt bereits bei der Konstruktion berücksichtigt werden.

Für die Fertigung stehen auch PA-6-Platten zur Verfügung.

PE 1000 für Führungen und Verschleißteile

PE 1000 wird insbesondere für Gleit- und Verschleißanwendungen eingesetzt.

Der Werkstoff besitzt gute Gleiteigenschaften und eine hohe Abriebfestigkeit.

Typische Bauteile sind:

• Führungsschienen

• Gleitleisten

• Gleitplatten

• Verschleißleisten

• Kettenführungen

• Auflagen

• Fördertechnik-Komponenten

PE 1000 eignet sich besonders für Anwendungen mit kontinuierlicher Bewegung und Reibung.

Als Ausgangsmaterial können PE-1000-Platten verwendet werden.

PE 500 und PE 300

Je nach Belastung können auch PE 500 und PE 300 eingesetzt werden.

PE 500 bietet gute Verschleißeigenschaften und kann für mechanisch beanspruchte Führungs- und Gleitkomponenten eingesetzt werden.

PE 300 eignet sich eher für konstruktive Bauteile, bei denen Verschleiß und hohe mechanische Belastung weniger entscheidend sind.

Auch PE-300-Platten sind für individuelle Zuschnitte und Weiterbearbeitung verfügbar.

PTFE für reibungsarme und chemisch beanspruchte Bauteile

PTFE weist einen sehr niedrigen Reibungskoeffizienten und eine hohe chemische Beständigkeit auf.

Typische Anwendungen sind:

• Gleitelemente

• Dichtungskomponenten

• Führungselemente

• Isolationsteile

• Lagerstellen

• chemisch beanspruchte Bauteile

PTFE ist jedoch deutlich weniger steif als POM-C oder PEEK.

Bei präzisen und mechanisch hoch belasteten Bauteilen muss deshalb geprüft werden, ob der Werkstoff konstruktiv geeignet ist.

Als Halbzeug stehen unter anderem PTFE-Platten zur Verfügung.

PEEK für hohe technische Anforderungen

PEEK ist ein Hochleistungskunststoff für besonders anspruchsvolle Anwendungen.

Der Werkstoff bietet unter anderem:

• hohe Temperaturbeständigkeit

• hohe mechanische Festigkeit

• gute Maßstabilität

• gute chemische Beständigkeit

• hohe Verschleißfestigkeit

PEEK wird beispielsweise für stark belastete Präzisionsteile, Lagerkomponenten, Führungen oder Funktionsteile eingesetzt.

Aufgrund des höheren Materialpreises wird der Werkstoff meist gezielt dort verwendet, wo Standardkunststoffe technisch nicht ausreichen.

Für gefräste Bauteile können PEEK-Platten eingesetzt werden.

Polycarbonat für transparente Schutzbauteile

Polycarbonat kombiniert Transparenz mit hoher Schlagzähigkeit.

Typische Anwendungen im Maschinenbau sind:

• Schutzscheiben

• Sichtfenster

• Maschinenabdeckungen

• transparente Schutzverkleidungen

• Gehäuseteile

Für Schutz- und Sichtanwendungen stehen auch Polycarbonat-Platten zur Verfügung.

Polypropylen und PVC für konstruktive Anwendungen

Polypropylen bietet eine gute chemische Beständigkeit und geringe Feuchtigkeitsaufnahme.

Mögliche Anwendungen sind:

• Abdeckungen

• Behälterbauteile

• Plattenkonstruktionen

• chemisch beanspruchte Komponenten

• Schutzteile

Für Anwendungen mit chemischen Medien kann auch PVC interessant sein.

Die konkrete Auswahl hängt von Temperatur, Belastung und eingesetzten Medien ab.

Silikonplatten für Dämpfung, Abdichtung und Temperaturbelastung

Nicht jede Maschinenbauanwendung erfordert einen steifen Thermoplast.

Bei elastischen Bauteilen können Silikonplatten eingesetzt werden.

Typische Anwendungen sind:

• elastische Zwischenlagen

• Dichtungen

• Auflagen

• Schutzlagen

• Dämpfungselemente

• temperaturbeanspruchte Komponenten

• flexible Abstandselemente

Silikon besitzt eine hohe Elastizität und kann auch bei erhöhten Temperaturen eingesetzt werden.

Für konstruktive Entscheidungen sollten Härte, Temperaturbereich, Medienkontakt und mechanische Beanspruchung berücksichtigt werden.

Weitere Informationen zum Werkstoff bietet die Seite Silikon.

Welcher Kunststoff eignet sich für welche Maschinenbauanwendung?

Anwendung	Häufig geeignete Werkstoffe
Präzisionsteile	POM-C, PEEK
Führungen	PE 1000, POM-C, PA 6
Gleitplatten	PE 1000, PTFE, POM-C
Buchsen	POM-C, PA 6, PTFE
Rollen	POM-C, PA 6, PE 1000
Verschleißteile	PE 1000, POM-C, PA 6
Hochtemperaturteile	PEEK, PTFE
Transparente Schutzteile	Polycarbonat
Chemisch belastete Teile	PTFE, PP, PEEK, PVC
Dämpfende oder elastische Teile	Silikon

Die Tabelle dient als Orientierung. Für die endgültige Werkstoffauswahl müssen alle Betriebsbedingungen berücksichtigt werden.

Kunststoffteile für Gleit- und Verschleißanwendungen

Ein wesentlicher Einsatzbereich technischer Kunststoffe liegt in bewegten Maschinenteilen.

Gleitführungen, Verschleißleisten, Buchsen und Rollen können durch geeignete Kunststoffe mit niedrigen Reibwerten ausgestattet werden.

Das kann:

• Reibung reduzieren

• Schmierbedarf verringern

• Geräusche senken

• metallische Gegenflächen schonen

• Standzeiten erhöhen

• Gewicht reduzieren

PE 1000 eignet sich häufig für großflächige Gleit- und Verschleißteile.

POM-C ist dagegen besonders interessant, wenn zusätzlich höhere Maßhaltigkeit gefordert ist.

Kunststoffteile für Fördertechnik und Antriebstechnik

Auch in Förder- und Antriebssystemen werden technische Kunststoffe eingesetzt.

Typische Komponenten sind:

• Kettenführungen

• Gleitleisten

• Rollen

• Zahnräder

• Distanzteile

• Führungsplatten

• Lagerkomponenten

• Verschleißelemente

Die Auswahl hängt unter anderem von Geschwindigkeit, Druckbelastung, Reibung, Temperatur und Verschmutzung ab.

Für Anwendungen innerhalb der Antriebstechnik bietet sich ergänzend die Branchenseite Kunststoffteile für die Antriebstechnik an.

Präzision und Toleranzen bei Kunststoffteilen

Kunststoffe verhalten sich bei der Bearbeitung und im Einsatz anders als Metalle.

Einflussfaktoren auf die Maßhaltigkeit sind:

• Temperatur

• Wärmeausdehnung

• Feuchtigkeitsaufnahme

• Bauteilgröße

• Wandstärken

• innere Spannungen

• mechanische Lasten

• konkrete Werkstofftype

Toleranzen sollten deshalb nicht automatisch aus einer Metallkonstruktion übernommen werden.

Gerade bei Passungen, Lagerstellen oder präzisen Führungen sollte die Konstruktion an den gewählten Kunststoff angepasst werden.

CNC-Frästeile für den Maschinenbau

Die CNC-Kunststoffbearbeitung ermöglicht die Fertigung individueller Teile direkt aus Halbzeugen.

Mit Kunststoff-Frästeilen lassen sich unter anderem fertigen:

• Montageplatten

• Führungsschienen

• Halterungen

• Aufnahmeelemente

• Gleitplatten

• Vorrichtungsteile

• Gehäuseteile

• komplexe Funktionsteile

Möglich sind beispielsweise:

• Taschen

• Nuten

• Bohrungen

• Gewinde

• Konturen

• Durchbrüche

• Stufen

• Passbereiche

Ein Formwerkzeug ist dafür nicht notwendig.

Dadurch eignet sich die spanende Fertigung besonders für Einzelteile, Sonderlösungen und kleinere Serien.

Kunststoff-Drehteile für Maschinen und Anlagen

Für rotationssymmetrische Bauteile bietet sich die Fertigung von Kunststoff-Drehteilen an.

Typische Drehteile sind:

• Buchsen

• Rollen

• Distanzringe

• Hülsen

• Führungsringe

• Lagerteile

• Adapter

• Verbindungselemente

Je nach Werkstoff und Geometrie lassen sich sowohl einfache als auch komplexe Drehteile herstellen.

Biege- und Formteile aus Kunststoff

Nicht jedes Bauteil muss spanend aus einem massiven Halbzeug gefertigt werden.

Für bestimmte Geometrien können auch Kunststoff-Biegeteile eingesetzt werden.

Typische Anwendungen sind:

• Abdeckungen

• Schutzhauben

• Winkel

• Verkleidungsteile

• konstruktive Formteile

Bei transparenten Anwendungen kann beispielsweise Acrylglas oder Polycarbonat eingesetzt werden.

Wasserstrahlgeschnittene Kunststoffteile

Für bestimmte Plattenmaterialien und Geometrien kann auch das Wasserstrahlschneiden eingesetzt werden.

Das Verfahren eignet sich insbesondere für flächige Bauteile und Konturen aus verschiedenen Kunststoff- und Elastomerwerkstoffen.

Industrieller 3D-Druck für Prototypen und Sonderteile

Für Entwicklungsprojekte kann auch der industrielle 3D-Druck eine sinnvolle Ergänzung sein.

Das Verfahren eignet sich insbesondere für:

• Prototypen

• Funktionsmuster

• komplexe Geometrien

• geringe Stückzahlen

• kurzfristige konstruktive Tests

Welches Fertigungsverfahren wirtschaftlich und technisch sinnvoll ist, hängt von Werkstoff, Stückzahl, Toleranzen und Bauteilgeometrie ab.

Kunststoffplatten als Ausgangsmaterial

Viele Maschinenbauteile werden aus Kunststoffplatten gefertigt.

Typische Anwendungen sind:

• Montageplatten

• Gleitplatten

• Führungen

• Schutzplatten

• Abdeckungen

• Maschinenverkleidungen

• Grundplatten

• Vorrichtungsteile

Die Platten können zunächst zugeschnitten und anschließend gefräst, gebohrt oder anderweitig weiterbearbeitet werden.

Kunststoffrundstäbe für Drehteile und Einzelkomponenten

Kunststoffrundstäbe sind ein typisches Ausgangsmaterial für gedrehte Bauteile.

Aus Rundstäben können beispielsweise Buchsen, Rollen, Distanzringe und Hülsen gefertigt werden.

Je nach Werkstoff stehen unterschiedliche Durchmesser und Eigenschaften zur Verfügung.

Eine Übersicht weiterer Ausgangsmaterialien bietet der Bereich Kunststoffhalbzeuge.

Kunststoffteile als Ersatzteile nachfertigen

Im Maschinenbau werden häufig Bauteile benötigt, die beim ursprünglichen Hersteller nicht mehr verfügbar sind oder kurzfristig ersetzt werden müssen.

Kunststoffteile können anhand vorhandener Zeichnungen oder technischer Daten nachgefertigt werden.

Das ist beispielsweise interessant für:

• ältere Maschinen

• Sonderanlagen

• Kleinserienmaschinen

• individuelle Produktionsanlagen

• nicht mehr verfügbare Ersatzteile

Auch konstruktive Anpassungen können im Rahmen der Nachfertigung berücksichtigt werden.

Prototypen, Einzelteile und Serien

Die spanende Kunststoffbearbeitung ist nicht nur für Serien geeignet.

Gerade bei kleineren Stückzahlen bietet sie den Vorteil, dass kein spezielles Formwerkzeug benötigt wird.

Möglich sind:

• Einzelteile

• Prototypen

• Ersatzteile

• Kleinserien

• Serienbauteile

• Varianten

• Sonderkonstruktionen

Damit lassen sich Bauteile bereits während der Entwicklungsphase fertigen und später mit demselben Verfahren wiederholt produzieren.

Welche Angaben werden für eine Fertigungsanfrage benötigt?

Für eine belastbare Prüfung und Kalkulation sollten möglichst vollständige technische Daten vorliegen.

Hilfreich sind:

• technische Zeichnung

• CAD-Datei

• gewünschter Werkstoff

• Stückzahl

• Abmessungen

• Toleranzen

• Oberflächenanforderungen

• Einsatztemperatur

• mechanische Belastung

• Bewegung und Reibung

• Medienkontakt

• besondere Anforderungen

Wenn der Werkstoff noch nicht festgelegt wurde, sollten die Betriebsbedingungen möglichst genau beschrieben werden.

Weitere Informationen zu möglichen Bearbeitungsverfahren finden Sie unter Kunststoffverarbeitung.

Häufige Fragen zu Kunststoffteilen für den Maschinenbau

Welche Kunststoffe werden im Maschinenbau häufig eingesetzt?

Häufig eingesetzt werden POM-C, PA 6, PE 1000, PE 500, PTFE und PEEK. Für transparente Schutzteile kann Polycarbonat verwendet werden. Silikon eignet sich für elastische Zwischenlagen, Dichtungen und Dämpfungselemente.

Welcher Kunststoff eignet sich für Gleitführungen?

PE 1000 eignet sich häufig für Gleitführungen und Verschleißleisten. Wenn zusätzlich eine höhere Maßhaltigkeit und Steifigkeit erforderlich sind, kann POM-C eine geeignete Alternative sein.

Welcher Kunststoff eignet sich für präzise Maschinenteile?

POM-C wird häufig für präzise Bauteile eingesetzt. Bei höheren Temperatur-, Chemikalien- oder Belastungsanforderungen kann PEEK infrage kommen.

Können Kunststoffteile nach Zeichnung gefertigt werden?

Ja. Fräs- und Drehteile können anhand technischer Zeichnungen oder CAD-Daten gefertigt werden. Möglich sind Einzelteile, Prototypen, Ersatzteile sowie Klein- und Serienfertigungen.

Können bestehende Metallteile durch Kunststoff ersetzt werden?

Teilweise. Ob ein Austausch sinnvoll ist, hängt von Belastung, Temperatur, Toleranzen, Reibung und weiteren Einsatzbedingungen ab. Die Konstruktion sollte gegebenenfalls an die Eigenschaften des Kunststoffs angepasst werden.