Barlog plastics: Knappheit bei Seltenen Erden - Magnetspritzgießen eröffnet Marktchance für K-Verarbeiter

Prototyp eines spritzgegossenen Kunststoff-Rings mit Magneten. Einige der 16 Magnetpole sind hinter der Flux-Detektor Folie sichtbar.

Die Preise für die so genannten Metalle seltener Erden sind in den letzten zwei Jahren stark gestiegen und werden voraussichtlich mittelfristig weiter steigen; zudem sind die speziellen Metalle zur Zeit nur noch begrenzt verfügbar, da China als einziges größeres Förderland momentan Preise und Exportmengen monopolistisch bestimmt.

In verschiedenen Bereichen, wo diese knappen Materialien eingesetzt werden, z.B. bei kleinen Permanentmagneten für Sensoren, ist man nun auf der Suche nach Alternativen. In der Sensorik liegt die optimale Lösung dabei nicht in einem einfachen Austausch des Werkstoffes – wie beim klassischen Metallersatz – sondern eher in einer neu konzipierten Baugruppe unter Einsatz kunststoffgebundener, spritzgegossener Magnete.

Letzteres bietet wiederum neue Marktchancen für alle Spritzgießer, die Technische Teile herstellen und die Mehrkomponententechnik beherrschen, erläuterte Werner Barlog, Geschäftsführer des Werkstoff- und Engineering-Spezialisten Barlog plastics.

Breiter Markt im Bereich E & E, z.B. für einfache Sensoren
Permanentmagnete werden in vielen Bereichen eingesetzt, z.B. in Lautsprechern, Computer-Festplatten, elektrischen Messinstrumenten und in der Sensorik. Aus letzterem Bereich verzeichnet Barlog plastics nach eigenen Angaben zunehmend Anfragen. Es handelt sich dabei u.a. um die vielen Positions-Sensoren, wie sie z.B. im Auto verwendet werden um den Füllstand des Tanks oder für den Fensterheber die Öffnungsposition der Seitenfenster zu bestimmen.

Für diese Sensoren werden bislang in der Regel leistungsfähige Dauermagnete als Signalgeber eingesetzt, die die seltenen Erden Metalle Samarium oder Neodym enthalten. Werden stattdessen kostengünstigere – aber schwächere – Ferritmagnete eingesetzt, so müssen entsprechend größere Magnete verbaut werden oder empfindlichere Elektronik als Signalnehmer verwendet werden.

Die dafür sowieso notwendigen konstruktiven Änderungen der Baugruppen eröffnen zugleich Chancen für die Optimierung der Konstruktion und für die K-Verarbeiter, denn Ferritmagnete lassen sich auch im Spritzguss herstellen.

Möglichkeiten des Mehrkomponenten-Spritzguss voll nutzen
Klassischerweise werden Ferritmagnete in Knopfform gepresst, dann gesintert und anschließend an einer definierten Stelle im Gehäuse oder in einer Baugruppe montiert, meist angeklebt.

Stattdessen lassen sich spritzgegossene Ferritmagnete gleich in einer gewünschten Form herstellen, direkt verbunden mit einer Halterung oder einem Gehäuse aus Kunststoff. Die Magnete fallen fertig magnetisiert aus dem Spritzgusswerkzeug und durch die Nutzung der Möglichkeiten der Mehrkomponententechnik können hier zusätzlich die Montagekosten eingespart werden. Barlog schätzt, dass durch solche neuen Komplettlösungen in der Sensorik Kosteneinsparungen von 20% und mehr möglich sind.

Langjährige Expertise im Magentspritzgießen für K-Verarbeiter
Barlog plastics und seine Technologiegesellschaft BaHsys verfügen über eine langjährige Erfahrung in der Herstellung spritzgegossener Magnete; die ersten Beispiele ihrer Technik dazu wurden bereits auf der K 2004 gezeigt.

Die Firmen bieten nach eigenen Angaben jedem qualifizierten Kunststoffverarbeiter, der im Umgang mit Performance Polymeren vertraut ist, die richtigen Magnet-Werkstoffe, Simulationen, Magnet-Berechnungen und die Werkzeugtechnologie als „Rundumsorglospaket“ an.

Das heißt, BARLOG plastics und BaHsys unterstützten bei der Magnetauslegung, berechnen die benötigten Kenngrößen, empfehlen die geeigneten Compounds auf Basis von PA6, PA12 und PPS und beraten bei der Werkzeugauslegung.

In der Abteilung Protosys von BaHsys werden auch Vor- und Kleinserienwerkzeuge für die Herstellung von Magneten gebaut und diese auf Wunsch selbst für die Auftraggeber produziert.

Barlog empfiehlt, das Rohstoffproblem als Chance zu Begreifen, ganze Systeme zu optimieren anstatt zu klagen oder sich mit nur partiellen Verbesserungen der Kosten- und Lieferproblematik zufrieden zu geben.

Hintergrund zu den „Seltenen Erden“
Zu den so genannten „Seltenen Erden“ zählt man 17 verschiedene Metalle. Der etwas missverständliche Name kommt daher, dass Oxide früher „Erden“ genannt wurden und diese Metalle in der Erdkruste kaum elementar zu finden sind sondern als Oxide in Mineralien gebunden sind. Auch sind die meisten dieser Metalle in Wirklichkeit nicht selten, sondern ihre Vorkommen sind so breit verstreut, dass es nur sehr wenige größere Lagerstätten gibt, wo sie sich wirtschaftlich abbauen lassen.

Die wichtigsten Lagerstätten befinden sich in den USA, in Australien (das für Magnete eingesetzte Nedoym aber überwiegend auch in Afrika und Südamerika) und vor allem in China. Bis Anfang der 90er Jahre waren die USA das Hauptförderland; da China seit Mitte der 80er Jahre die Förderung stark ausweitete und dank niedrigerer Kosten billiger anbieten konnte, wurde die Produktion in den USA unrentabel und in der Folge nahezu eingestellt. Seit 2007 werden rund 95% der Seltenenerdenmetalle in China gefördert, welches dadurch zur Zeit praktisch eine Monopolstellung hat.

China diktiert seither mit Exportquoten die Verfügbarkeit der einzelnen Metalle auf dem Weltmarkt. 2010 hat China die Exportbeschränkungen erneut verschärf, was bei steigendem Bedarf für viele dieser Metalle zu einem rasanten Preisanstieg geführt hat.

Experten erwarten, dass die Preise sogar bis 2015 weiter steigen könnten um dann – falls anderswo die Förderung wieder aufgenommen wird – vorrausichtlich auf hohem Niveau zu stagnieren.

Weitere Informationen: www.barlog.de

Barlog plastics GmbH, Overath

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