Jedes Produkt ist am Ende nur so gut wie das Material, aus dem es besteht. Kein Wunder also, dass Hochleistungswerkstoffe immer wichtiger werden. Was genau sich dahinter verbirgt, was die Werkstoffe so besonders macht und wie Sie davon profitieren können, lesen Sie in diesem Beitrag.

Was sind Hochleistungswerkstoffe?

Ganz gleich, in welcher Branche Sie sich umhören: Hochleistungswerkstoffe sind in aller Munde. Aber worum handelt es sich bei diesen besonderen Werkstoffen eigentlich genau? Allgemein gesagt versteht man unter Hochleistungswerkstoffen solche Werkstoffe, deren Eigenschaften durch bestimmte Zusätze (Additive) oder eine spezielle Verarbeitung deutlich verbessert oder ausgeweitet werden können. Im Vergleich zum ursprünglichen Werkstoff können sie also deutlich mehr leisten. Dabei lässt sich eine Vielzahl an Eigenschaften verbessern, sofern Sie den richtigen Weg wählen:

  • Dichte/Gewicht
  • Korrosionsbeständigkeit
  • Strahlungsbeständigkeit
  • Temperaturbeständigkeit
  • Bruchfestigkeit/Elastizität
  • Leitfähigkeit (Elektrizität, Wärme)

Warum sind sie so gefragt?

Doch weshalb nimmt die Nachfrage nach diesen besonders leistungsstarken Werkstoffen immer weiter zu? Schließlich konnten viele Anwendungen bisher auch mit konventionellen Werkstoffen gemeistert werden. Aber genau hier liegt der Grund für die steigende Nachfrage: In einer sich immer schneller und weiter entwickelnden Industrie kommen Unternehmen mit herkömmlichen Werkstoffen ab einem bestimmten Punkt nicht mehr weiter.

Die zukunftsgerichtete Industrie mit ihren modernen Fertigungstechniken braucht entsprechende Materialien, damit das volle Potenzial der Innovationen ausgeschöpft und neue Meilensteine gesetzt werden können. Trends und neue Standards wie Miniaturisierung und Digitalisierung in der Industrie 4.0 bringen die konventionellen Werkstoffe an ihre Grenzen.

Und auch das Thema Nachhaltigkeit steigert die Nachfrage nach neuen Ideen. So sind Hochleistungswerkstoffe mit geringem Gewicht bei gleichbleibender Leistung zum Beispiel besonders im Bereich der Automobilbranche sowie der Luft- und Raumfahrt gefragt. Denn je leichter ein Fahr- oder Flugzeug ist, desto weniger Energie verbraucht es bei der Fortbewegung.

Welche Arten von Hochleistungswerkstoffen gibt es?

Theoretisch kann jeder klassische Werkstoff mit dem geeigneten Verfahren in einen Hochleistungswerkstoff verwandelt werden. Bisher standen unter anderem sogenannte Superlegierungen als Hochleistungswerkstoffe im Fokus. Dabei handelt es sich um Werkstoffe auf Metallbasis, die sich besonders unter extrem hohen Temperaturen und starken mechanischen Belastungen beweisen. Superlegierungen basieren auf Nickel, Kobalt oder Eisen, denen andere Metalle wie Chrom, Wolfram, Aluminium oder Titan zugesetzt werden – je nach gewünschtem Effekt.

Hochleistungskunststoff: Material der Zukunft?

Eine immer wichtigere Rolle nehmen jedoch Hochleistungskunststoffe ein. Sie unterscheiden sich von konventionellen Kunststoffen beispielsweise hinsichtlich ihrer Temperaturbeständigkeit, Chemikalienbeständigkeit und ausgewählter mechanischer Eigenschaften. Diese High-Performance-Kunststoffe gehören zur Gruppe der Thermoplaste. Typische Vertreter der Hochleistungskunststoffe für die Industrie sind beispielsweise:

  • Polyphenylensulfide (PPS)
  • Polytetrafluorethylen (PTFE/Teflon)
  • Poly-m-phenylenisophthalamid (PMI)
  • Polybenzimidazole (PBI)

Diese speziellen Hochleistungskunststoffe sind jedoch extrem teuer und erfordern oftmals eine besondere Verarbeitung. Eine Umstellung auf diese Werkstoffe bedeutet also zunächst immer eine große Investition und eine risikobehaftete Umstellung im Produktionsablauf.

Die Alternative: Standardkunststoffe + Zusatz = High Performer

Eine Alternative können daher klassische Standardthermoplaste oder die etwas ausgereifteren technischen Thermoplaste sein, die mit passenden Additiven deutlich verbessert werden können – und damit praktisch zum Hochleistungswerkstoff auf Kunststoffbasis werden. Und dieses Vorgehen funktioniert sogar auch mit duroplastischen Kunststoffen, sodass die Auswahl an möglichen Anwendungsbereichen deutlich größer ist.

Bekannt sind die klassischen faserverstärkten Kunststoffe, denen mithilfe von Glas- oder Kohlefasern ein Mehr an Stabilität bei geringem Gewicht verliehen wird. Diese vergleichsweise teuren Materialien kommen zum Beispiel im Flugzeugbau und der Automobilbranche, aber auch beim Bau von Windkraftanlagen, in der chemischen Industrie oder im Sportbereich zum Einsatz.

Doch auch hier gibt es neue Möglichkeiten, um Kunststoffe mit Additiven zu verbinden und sie so zu verfeinern. So eignen sich beispielsweise innovative Nanopulver auf Wolframbasis dafür, in Reinform oder als Teil vorgemischter Zusätze Kunststoffe nachhaltig zu modifizieren. Der Ausgangskunststoff und seine Verarbeitungsweise bleiben dabei wie gehabt, das Additiv integrieren Sie einfach und unkompliziert in den Produktionsprozess.

So entstehen Hochleistungswerkstoffe, die deutlich verbesserte Eigenschaften in Bereichen wie Strahlenschutz, Leitfähigkeit, Kratz- und Verschleißfestigkeit oder Temperaturbeständigkeit aufweisen. Gleichzeitig wird nur ein relativ geringer Anteil des Additivs benötigt, um den gewünschten Effekt zu erzielen. Das spart Material, Kosten und zahlt auf das Nachhaltigkeitskonto ein.

Beste Performance am Puls der Zeit

Sie möchten mit dem Wettbewerb mithalten? Oder sogar voranschreiten und als Erster mit Ihrem Unternehmen neue Wege gehen? Dann führt für Sie über kurz oder lang kein Weg an Hochleistungswerkstoffen vorbei. Denn innovative Ideen und ein zeitgemäßes Handeln mit der Zukunft im Blick funktioniert nur mit entsprechenden Materialien. Ob Sie dabei auf klassische Hochleistungswerkstoffe setzen oder sich das Leben mit praktischen Additiven vereinfachen möchten, hängt von Ihren individuellen Anforderungen und Zielen ab. So oder so: Ein Blick über den Tellerrand der klassischen Werkstoffe lohnt sich auf jeden Fall immer!