Rezyklate in der Praxis  Wenn recycelter Kunststoff zum Vorteil wird

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Formary

Werner Koch Maschinentechnik GmbH

Wilhelm Büchner Hochschule - Träger: Hochschule für Berufstätige Darmstadt GmbH

GBneuhaus GmbH

Für einen Hersteller von Energiespeicher entwickelte Formary ein Bauteil aus recyceltem ABS. Das Beispiel zeigt: Wo Anwendung, Design und Prozess zusammenpassen, können Rezyklate weit mehr sein als ein nachhaltiger Ersatz. 

Rezyklate werden in der Kunststoffverarbeitung vor allem über ihren Preis diskutiert. Sie gelten als nachhaltige Alternative zu Neuware, sind in der Beschaffung aber nicht selten teurer, schwankender verfügbar oder anspruchsvoller in der Verarbeitung. Für viele Unternehmen entsteht dadurch ein Zielkonflikt: Der Rezyklatanteil soll steigen, doch die Wirtschaftlichkeit muss stimmen.

Der Preis ist heiß

Rezyklate zwischen Kostenfaktor und Zukunftschance

Aus der Fertigungsperspektive greift diese Betrachtung jedoch zu kurz. Entscheidend ist nicht allein, was ein Kilogramm Recyclingkunststoff kostet. Stattdessen muss beachtet werden, was das fertige Bauteil leistet, wie es hergestellt wird und welche Kosten über Konstruktion, Produktion, Montage, Handling und Betrieb hinweg entstehen.

Genau hier kann recycelter Kunststoff seine Stärken ausspielen. Denn Rezyklate sind nicht nur ein Ersatzmaterial. Richtig eingesetzt, sind sie der Anlass, Bauteile ganzheitlich neu zu denken – und dabei Material, Verfahren und Konstruktion zu hinterfragen. Das Ergebnis können Lösungen sein, die leichter, funktionaler, kosteneffizienter und nachhaltiger sind.

Das müssen Verarbeiter beim Rezyklateinsatz beachten

Rezyklate unterscheiden sich in der Verarbeitung von Neuware. Je nach Herkunft, Charge und Aufbereitung können Farbe, Fließverhalten, mechanische Eigenschaften oder Oberflächenqualität schwanken. Gerade im Thermoforming, also beim Kunststoff-Tiefziehen, wirkt sich das unmittelbar auf die Bauteilqualität aus.

Wenn die Materialeigenschaften schwanken, müssen Konstruktion, Werkzeug und Prozess darauf ausgelegt sein. Beispielsweise können zu kleine Radien, hohe Umformgrade oder sehr anspruchsvolle Sichtflächen bei Rezyklaten schneller zu Ausdünnungen, Blasen, Oberflächenfehlern oder höherem Ausschuss führen.

Blasen und Oberflächenfehler bei Bauteilen aus Kunststoffrezyklaten entstehen meist durch Feuchtigkeitseinschlüsse, Materialverunreinigungen (Stippen) oder flüchtige Zersetzungsprodukte. Diese Defekte verschlechtern Optik und Festigkeit drastisch.

Das bedeutet nicht, dass Kunststoffrezyklate ungeeignet sind. Es bedeutet nur: Sie müssen früh in der Entwicklung mitgedacht werden.

Der Kilopreis entscheidet nicht über die Wirtschaftlichkeit

Wer Rezyklate nur mit Neuware vergleicht, schaut oft auf den falschen Maßstab. Der Materialpreis ist wichtig, aber er entscheidet nicht allein darüber, ob ein Bauteil wirtschaftlich ist. 

In der Fertigung zählen auch andere Fragen:

• Kann das Bauteil leichter werden?
• Lässt es sich einfacher herstellen?
• Können Werkzeugkosten reduziert werden?
• Wird die Montage einfacher?
• Verbessern sich technische Eigenschaften wie Isolation, Gewicht oder Handling?
• Lassen sich Lieferzeiten verkürzen, weil ein geeignetes Verfahren oder ein regionaler Fertigungspartner verfügbar ist?

Wer Rezyklate nur als direkten Ersatz für Neuware betrachtet, verschenkt Chancen. Denn sie können der Ausgangspunkt sein, Material, Verfahren und Konstruktion neu zu bewerten – und dadurch nicht nur nachhaltigere, sondern oft auch wirtschaftlich bessere Lösungen zu entwickeln.

Batteriegehäuse aus 100 Prozent ABS-Rezyklat

Wie groß dieses Potenzial sein kann, zeigt ein Projekt von Formary mit Naext, einem deutschen Hersteller nachhaltiger Energiespeichersysteme. Das Unternehmen nutzt Second-Life-Batterien aus Elektrofahrzeugen, bereitet diese technisch auf und setzt sie in stationären Speichersystemen erneut ein. Ihr Ziel ist es, bestehende Ressourcen länger zu nutzen und einen Beitrag zur Energiewende zu leisten.

Im Projekt zeigte sich jedoch eine zentrale Inkonsistenz: Die eingesetzten Schutzabdeckungen der Batteriesysteme bestanden ursprünglich aus Primäraluminium. Funktional erfüllte das Material seinen Zweck, war jedoch schwer, vergleichsweise teuer und energieintensiv in der Herstellung. Damit stand ein wesentlicher Bestandteil des Systems im Widerspruch zum Nachhaltigkeitsanspruch des Produkts.

Die Aufgabe war es, eine Alternative zu entwickeln, die mehrere Anforderungen gleichzeitig erfüllt:

• Schutz vor Kontakt mit spannungsführenden Teilen
• Schutz vor Staub und Umwelteinflüssen
• hohe Isolationseigenschaften
• geringes Gewicht
• kurze Entwicklungszeiten
• und der Einsatz eines nachhaltigeren Materials

Die Lösung: eine zweiteilige Tiefziehlösung aus 100 Prozent ABS-Rezyklat.

Vom Aluminiumbauteil zur Kunststoffrezyklat-Lösung

Der Anlass für das Projekt war der Wunsch, Rezyklat einzusetzen und damit den Nachhaltigkeitsanspruch konsequent umzusetzen. Das führte zu einer grundlegenden Neubewertung: Ist Aluminium überhaupt das richtige Material? Die Antwort war eindeutig nein. Der Materialwechsel von Aluminium auf Kunststoff war dabei nur ein Teil der Aufgabe.

Formary entwickelte gemeinsam mit Naext eine vollständig neue Gehäuselösung und ersetzte Aluminium (links) konsequent durch recyceltes ABS (rechts). Die Konstruktion wurde gezielt so ausgelegt, dass:

• Deckel und Unterteil aus einem Kombiwerkzeug gefertigt werden können

• nur ein Werkzeug benötigt wird

• Produktionszeit und Investitionskosten reduziert werden

Quelle: www.formary.de

Entscheidend war, das Bauteil fertigungstechnisch neu zu denken. Gemeinsam mit Naext entwickelte Formary eine tiefgezogene Gehäuselösung aus ABS-Rezyklat, bei der Deckel und Unterteil aus einem Kombiwerkzeug gefertigt werden können, auch Mehrfach-Nutzen-Werkzeug genannt. Dadurch wurde nur ein Werkzeug benötigt, was die Investitionskosten und den Produktionsaufwand reduzierte.

Das Ergebnis war eine serientaugliche Lösung aus Kunststoffrezyklat mit mehreren Vorteilen: geringeres Gewicht, bessere Isolationseigenschaften, einfacheres Handling, reduzierte Herstellungsenergie und niedrigere Kosten. Gleichzeitig konnte das Projekt trotz enger Zeitvorgaben schnell umgesetzt werden, unter anderem durch einen regionalen Produktionspartner aus dem Formary Netzwerk.

Rezyklat bedeutet nicht automatisch Kompromiss

Der Einsatz von Recyclingkunststoff wird häufig mit Einschränkungen verbunden. Das Projekt zeigt jedoch ein anderes Bild. Der Anspruch, Rezyklat zu verwenden, führte zu einer Komplettumstellung von Aluminium auf Kunststoff – mit klaren Vorteilen. Das Rezyklat selbst stand dabei der ABS-Neuware in nichts nach und ergänzte die technischen Vorteile um den ökologischen Mehrwert.

Entscheidend ist, Rezyklat nicht erst am Ende der Entwicklung als Materialalternative zu prüfen. Wer früh analysiert, welche Eigenschaften das Bauteil wirklich braucht, welches Material und Verfahren geeignet sind und wie das Werkzeug ausgelegt werden muss, kann das Potenzial deutlich besser nutzen. Dabei kann sich zeigen, dass nicht nur Rezyklat statt Neuware sinnvoll ist, sondern ein ganz anderer Materialansatz.

Natürlich bleiben Herausforderungen. Rezyklate können in Farbe, Oberfläche und Verarbeitungsverhalten weniger konstant sein als Neuware. Für hochglänzende Sichtteile, enge Farbvorgaben oder besonders kritische mechanische Anwendungen muss deshalb genau geprüft werden, ob Recyclingmaterial geeignet ist oder ob hybride Werkstoffkonzepte sinnvoller sind.

Fazit: Rezyklate sind ein Engineering-Thema

Durch neue Verordnungen und Gesetze erhöht sich der Druck, Kunststoffprodukte nachhaltiger zu gestalten und Rezyklate stärker einzusetzen. Doch ihr Erfolg in der industriellen Praxis entscheidet sich nicht allein im Einkauf, sondern auch in der Entwicklung.

Wer Recyclingkunststoffe früh berücksichtigt, denkt Bauteile neu – und findet dabei eventuell Lösungen, die leichter, funktionaler, schneller verfügbar und ressourcenschonender sind. Dafür braucht es umfangreiches Materialwissen und Fertigungskompetenz. Rezyklate sind deshalb kein reines Nachhaltigkeitsthema. Sie sind ein Engineering-Thema.