Moderne Mehrschichtplatten ermöglichen heute einen hohen Anteil an recycelten Kunststoffen, ohne dabei auf die geforderten technischen Eigenschaften oder eine hochwertige Oberfläche verzichten zu müssen. Gleichzeitig können sortenreine Produktionsreste aus dem Thermoformprozess aufbereitet und erneut zur Herstellung von Kunststoffplatten eingesetzt werden.
Entscheidend ist dabei, Recycling nicht erst am Ende des Produktionsprozesses zu betrachten. Bereits bei der Produktentwicklung können durch die Werkstoffauswahl und einen intelligenten Materialaufbau wichtige Voraussetzungen für einen hohen Rezyklatanteil geschaffen werden.
Beim Kunststoff-Tiefziehen werden extrudierte Kunststoffplatten als Halbzeug eingesetzt. Moderne Extrusionsverfahren ermöglichen es, mehrere Materialschichten miteinander zu kombinieren und jeder Schicht eine bestimmte Funktion zuzuweisen.
So kann beispielsweise eine hochwertige Deckschicht die Anforderungen an Oberfläche, Farbe und UV-Beständigkeit erfüllen, während im Inneren der Platte ein hoher Anteil an Rezyklat eingesetzt wird.
Dadurch muss nicht die gesamte Kunststoffplatte aus Neuware bestehen.
Die kontinuierliche Weiterentwicklung der Extrusion und Filtration trägt zudem dazu bei, dass auch die Qualität aufbereiteter Kunststoffe immer besser und reproduzierbarer wird.
Für die Auslegung eines Bauteils bedeutet das: Neuware wird gezielt dort eingesetzt, wo ihre Eigenschaften tatsächlich benötigt werden. Rezyklat wird dort eingesetzt, wo es technisch sinnvoll und möglich ist.
So lassen sich Ressourcenschonung, Bauteilqualität und Wirtschaftlichkeit miteinander verbinden.
Ein weiterer wichtiger Baustein ist der Closed Loop, also der geschlossene Materialkreislauf.
Beim Thermoformen entstehen durch das Umformen der Kunststoffplatte sowie durch Beschnitt und anschließende CNC-Bearbeitung Produktionsreste. Diese Materialien müssen jedoch nicht zwangsläufig zu Abfall werden. Werden die Produktionsreste konsequent nach Werkstoff und gegebenenfalls Farbe getrennt, können sie sortenrein gesammelt und vermahlen werden. Idealerweise erfolgt die Vermahlung bereits direkt beim Thermoformer.
Anschließend wird das Mahlgut aufbereitet und wieder der Extrusion zugeführt. Dort kann es zur Herstellung neuer Kunststoffplatten verwendet werden.
Der Materialkreislauf sieht damit vereinfacht so aus: Kunststoffplatte → Thermoformen → Beschnitt und CNC-Bearbeitung → sortenreine Produktionsreste → Vermahlung → Aufbereitung → Extrusion → neue Kunststoffplatte
Aus einem Produktionsrest wird damit wieder ein wertvoller Rohstoff.
Wie hoch der Anteil an Recyclingmaterial sein kann, entscheidet sich nicht erst während der Produktion.
Bereits bei der Entwicklung eines Thermoformteils sollte gemeinsam betrachtet werden, welche Anforderungen das Bauteil tatsächlich erfüllen muss und welche Materialeigenschaften dafür an welcher Stelle benötigt werden. Muss die gesamte Platte aus Neuware bestehen? Oder wird beispielsweise nur auf der Sichtseite eine besonders hochwertige, UV-beständige Oberfläche benötigt? Durch einen intelligenten Mehrschichtaufbau lässt sich der Einsatz unterschiedlicher Materialqualitäten gezielt steuern.
Deshalb betrachten wir Materialauswahl, Konstruktion, Thermoformprozess und Recycling nicht getrennt voneinander. Gemeinsam mit unseren Kunden prüfen wir, welche Möglichkeiten für das jeweilige Bauteil technisch und wirtschaftlich sinnvoll sind.
Ein typisches Beispiel ist eine tiefgezogene Abdeckung für den Außenbereich. Für ein solches Bauteil könnte zunächst ein PMMA/ABS-Material aus Neuware spezifiziert werden. Aufgrund der unterschiedlichen Anforderungen innerhalb des Bauteilquerschnitts ist es jedoch nicht zwingend erforderlich, die gesamte Plattendicke aus Neuware herzustellen.
Eine coextrudierte Mehrschichtplatte kann beispielsweise aus drei Schichten aufgebaut werden:
1. PMMA-Deckschicht – UV-Schutz und hochwertige Oberfläche: Die sichtbare Oberschicht besteht aus eingefärbtem PMMA. PMMA bietet eine hohe UV- und Witterungsbeständigkeit und schützt gleichzeitig die darunterliegenden Materialschichten vor UV-Strahlung. Zudem sorgt die Deckschicht für die gewünschte Farbe und Oberflächenqualität des späteren Bauteils. Da PMMA innerhalb dieses Materialaufbaus der hochwertigste und kostenintensivste Rohstoff ist, wird die Schicht nur so dick ausgelegt, wie es für ihre Funktion erforderlich ist.
2. ABS-Neuware – sichere Abdeckung des Regenerats: Unterhalb der PMMA-Deckschicht befindet sich eine Schicht aus ABS-Neuware, ebenfalls in der gewünschten Farbe. Diese Schicht übernimmt einen Teil der mechanischen Funktion und kann zusätzlich mit UV-Stabilisatoren ausgestattet werden. Ihre Dicke wird so ausgelegt, dass das darunterliegende Regenerat auch nach dem Tiefziehprozess zuverlässig abgedeckt bleibt. Das ist wichtig, weil sich die ursprüngliche Plattendicke beim Umformen – abhängig von der Bauteilgeometrie – lokal deutlich reduzieren kann.
3. ABS-Regenerat – der größte Materialanteil: Die Unterschicht besteht aus ABS-Regenerat und kann den größten Anteil der gesamten Plattendicke bilden. Hier können aufbereitete Kunststoffmaterialien eingesetzt werden, ohne dass dadurch die geforderte Qualität der sichtbaren Oberfläche beeinträchtigt wird.
Das Ergebnis ist ein Materialaufbau, bei dem hochwertige Neuware gezielt auf die Bereiche beschränkt wird, in denen ihre Eigenschaften tatsächlich benötigt werden.
Abhängig von den Anforderungen des Bauteils sind auch andere Materialkonzepte denkbar. So kann beispielsweise ABS-Neuware mit einem definierten Regeneratanteil eingesetzt werden. Bei geeigneten Anwendungen kann auch ein sehr hoher Anteil an Regenerat technisch möglich sein. Entscheidend ist immer die konkrete Anwendung.
Ein hoher Recyclinganteil reduziert den Bedarf an fossilen Rohstoffen für die Herstellung von Neuware und hält bereits vorhandenes Kunststoffmaterial länger im Materialkreislauf. Gleichzeitig besitzt der Materialeinsatz beim Thermoformen eine erhebliche wirtschaftliche Bedeutung. Gerade bei großen Bauteilen und entsprechenden Plattendicken macht der Kunststoff einen relevanten Anteil der Herstellkosten aus. Ein sinnvoll ausgelegter Mehrschichtaufbau kann deshalb zwei Ziele miteinander verbinden: weniger Neuware einsetzen und gleichzeitig die Materialkosten optimieren.
Auch die Rückführung sortenreiner Produktionsreste in den Closed Loop trägt dazu bei, vorhandene Rohstoffe möglichst effizient zu nutzen.
Dabei gilt für uns: Der maximale Rezyklatanteil ist nicht automatisch die beste Lösung. Entscheidend ist ein Materialkonzept, das die technischen, optischen und wirtschaftlichen Anforderungen des Bauteils zuverlässig erfüllt. So wird aus Recycling keine nachgelagerte Maßnahme, sondern ein Bestandteil der Produktentwicklung und der gesamten Prozesskette.
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