Duroplast-SpritzgussGroßserie, 800–3500 kN, IATF 16949
Duroplast-UmspritzungInserts, Sensorik, Statoren
PCB-UmspritzungElektronik mediendicht kapseln
BMC-SpritzgussBulk Molding Compound in Serie
MetallsubstitutionDuroplast statt Aluminium-Druckguss
Lösungen & KompetenzenKonstruktion, Werkzeugbau, Serie
Werkstoff-ÜbersichtEigenschaften im Überblick
AnwendungWo Duroplast eingesetzt wird
Wissen & FachwissenGrundlagen und Fachbeiträge
Lösungen
Metallsubstitution bezeichnet den Ersatz von Metallbauteilen, meist Aluminium-, Zink- oder Magnesium-Druckguss, durch Kunststoff. Duroplaste sind dafür der oft übersehene Kandidat: leichter als Aluminium, elektrisch isolierend, korrosionsfrei und maßhaltig ohne zerspanende Nacharbeit. Baumgarten übernimmt die Anpassung der Bauteilgeometrie an den Kunststoff und entwickelt Werkzeug- sowie Produktionskonzept, dokumentiert in der Fachzeitschrift Kunststoffe 12/2018.
01 · Ausgangslage
Ein Druckgussteil ist selten fertig, wenn es aus der Form fällt. Funktions- und Dichtflächen müssen zerspant werden, Bohrungen und Gewinde nachgesetzt, Grate entfernt. Jeder dieser Arbeitsgänge kostet Zeit und Geld, in der Großserie millionenfach.
Dazu kommen die Eigenschaften des Metalls selbst: rund 2,75 g/cm³ Dichte beim Aluminium-Druckguss, Korrosionsschutz oft als zusätzlicher Prozessschritt und eine elektrische Leitfähigkeit, die in Hochvolt-Systemen mit Folien, Beschichtungen oder Luftstrecken isoliert werden muss.
Die Fachzeitschrift Kunststoffe brachte es 2018 auf den Punkt: Zwischen Metall und Thermoplasten klafft eine Lücke. Bremskolben arbeiten bei Temperaturen jenseits von 400 °C, Ölpumpen-Komponenten dauerhaft in heißem Öl. Zu viel für Thermoplaste, zugleich klassische Metalldomänen mit allen genannten Folgekosten. Genau diese Lücke füllen Duroplaste.
02 · Werkstoffvergleich
Duroplast steht hier für Phenolharz- (PF) und Epoxidharz-Formmassen (EP) sowie BMC (Bulk Molding Compound). Alle Kennwerte sind typabhängige Bereiche aus Datenblättern und Fachpresse, keine Zusicherung für Ihr Bauteil. Deshalb beginnt jede Substitution bei uns mit der Prüfung des konkreten Lastfalls.
| Kriterium | Duroplast (PF/EP/BMC) | Aluminium-Druckguss | Techn. Thermoplast (GF) |
|---|---|---|---|
| Dichte | 1,4–2,1 g/cm³ (typabhängig) | ~2,75 g/cm³ | 1,5–1,7 g/cm³ |
| Elektrische Isolation | isoliert von Haus aus; BMC bis CTI 600 | leitfähig, Isolation muss konstruiert werden | isoliert, CTI typabhängig |
| Verhalten bei 200 °C | mechanische Werte bleiben weitgehend erhalten; HDT von BMC ≥ 260 °C | unkritisch | Kennwerte brechen deutlich ein, Tg oft ~90 °C |
| Kriechen unter Dauerlast | gering, auch über 100 °C | kein Polymerkriechen | ausgeprägt (z. B. PA, PBT über 100 °C) |
| Wärmeausdehnung (typisch) | 15–30·10⁻⁶/K, nahe Aluminium | ~23·10⁻⁶/K | 30–80·10⁻⁶/K |
| Toleranzen & Nacharbeit | werkzeugfallend maßhaltig, Entgraten bleibt | Zerspanung von Funktions- und Dichtflächen üblich | meist ohne Nacharbeit, aber Verzug und Einfallstellen |
| Korrosion & Medien | korrodiert nicht, beständig gegen Öle und Kühlmittel | legierungs- und umgebungsabhängig empfindlich, oft beschichtet | gut bis mittel, PA nimmt Wasser auf |
| Werkzeuginvest | hoch (gehärtete, beheizte Werkzeuge), ab Serienstückzahl wirtschaftlich | Kokillen unter thermischer Wechsellast | mit Duroplast vergleichbar |
| Recycling | nicht aufschmelzbar; Mahlgut, Pyrolyse; Angussverwertung in Serie erprobt | etabliert (Sekundäraluminium) | wieder aufschmelzbar |
Quellen: Hersteller-Datenblätter (Kern, Lomix, Raschig), Fachpresse (K-Zeitung, KEM Konstruktion, Kunststoffe 12/2018), Fraunhofer ICT. Kennwerte variieren je Formmasse und Legierung.
Als Merksatz: Duroplast ersetzt Aluminium-Druckguss dort, wo elektrische Isolation, Präzision, Temperaturbeständigkeit und Gewichtsvorteil zusammenkommen. Wo nur eines dieser Kriterien zählt, gewinnt oft ein anderer Werkstoff. Welcher Kunststoff wann die bessere Wahl ist, zeigt im Detail unser Vergleich Thermoplast oder Duroplast.
Leichtbau
25 bis 35 % leichter als Aluminium-Druckguss — elektrisch isolierend und korrosionsfrei von Haus aus.
03 · Branchen-Belege
Die folgenden Fälle stammen nicht aus unserer Fertigung, sondern aus Fachpresse, Forschungsprojekten und Hersteller-Berichten. Sie zeigen: Metallsubstitution mit Duroplast ist Serienstand, kein Experiment.
Phenolharz-Bremskolben ersetzen seit über 40 Jahren Stahlkolben in Pkw-Bremssätteln: rund 70 % leichter, thermisch isolierend (die Bremsflüssigkeit bleibt kühler) und korrosionsfrei. Die Grenze benennt dieselbe Literatur ehrlich: Bei extremer thermischer Wechsellast im Motorsport bleibt Stahl oder Titan gesetzt. Quelle: Fachliteratur Bremssysteme, u. a. US-Patent 6146727.
Ein Getriebeölpumpen-Endshield wurde von Aluminium-Druckguss auf Phenolharz umkonstruiert: 23 % leichter (2,08 statt 2,75 g/cm³), mediendicht, Toleranzen von wenigen hundertstel Millimetern direkt aus dem Werkzeug. Die erste Composite-Wasserpumpe aus Phenolharz entstand mit Peugeot und Mark IV: leichter und preiswerter als die Aluminiumlösung. Quellen: Hersteller-Case GAUDLITZ; Fachpresse zu Vyncolit/Peugeot.
Im Projekt DEmiL sitzt der Stator eines E-Motors in einem spritzgegossenen Gehäuse aus Phenolharz-Formmasse; die Direktkühlung im Inneren macht die metallische Wärmeleitung des Gehäuses überflüssig. GKN Automotive entwickelt faserverstärkte Kunststoffgehäuse mit 15 bis 30 % Gewichtsreduktion gegenüber Aluminium. Quellen: Fraunhofer ICT/KIT; Fachpresse Automotive Manufacturing Solutions.
Drosselklappengehäuse aus BMC ersetzen Aluminium-Druckguss; die Isolierwirkung des Werkstoffs verhindert die Vereisung der Klappe ohne Zusatzheizung. Die KEM Konstruktion dokumentiert weitere Felder: Flansche, Komponenten für Kühl- und Bremssysteme, Öl- und Vakuumpumpen, Teile der Kraftstoffzuführung. Quellen: Fachpresse (Kunststoff Magazin, KEM Konstruktion).
04 · Eigener Beleg
„Wo Metall substituiert werden soll, übernimmt das Unternehmen die Anpassung der Artikelgeometrie an den Kunststoff und entwickelt eigenständig Werkzeug- sowie gesamte Produktionskonzepte." Dieser Satz stammt nicht aus unserem Marketing, sondern aus einem Fachbeitrag über unsere Fertigung in der Kunststoffe 12/2018.
Weitere Bauteile aus unserer Fertigung: Referenzen und Fallbeispiele →
05 · Hochvolt
In 400- und 800-Volt-Bordnetzen muss ein Metallgehäuse aufwendig isoliert werden. Duroplast isoliert von Haus aus. Der Werkstoff wird damit zum Träger für Stromschienen, zur Umspritzung von Statoren, Sensorik und Elektronik und zum Gehäuse für Batteriekomponenten mit Medienkontakt.
Ehrlich bleibt die Materialwahl: BMC- und Polyester-Formmassen erreichen die Kriechstromfestigkeit CTI 600, den Bestwert der Prüfskala nach IEC 60112. Phenolharz liegt mit CTI 125 bis 150 deutlich darunter und ist für enge Kriechstrecken die falsche Wahl. Die Formmasse gehört deshalb an den Anfang des Projekts, nicht ans Ende.
Kriechstromfestigkeit von BMC/UP-Formmassen: Bestwert der Skala nach IEC 60112
Brandklasse nach UL94, bei BMC halogenfrei erreichbar (typabhängig)
Einsatztemperaturen dokumentierter Hochvolt-Umspritzungen (Fachpresse)
06 · Grenzen
Duroplast ersetzt Druckguss nicht überall. Vier Grenzen, die wir im Bauteil-Check zuerst prüfen:
Duroplaste sind steif, aber spröde: Die Bruchdehnung gefüllter Phenolharz-Formmassen liegt unter 1 %. Es gibt keine plastische Reserve, die Überlast verzeiht. Crash-Strukturpfade und hochbelastete Schraubverbindungen ohne Inserts oder Hülsen bleiben Metalldomänen. Der niedrigere E-Modul (typisch 10 bis 20 GPa gegenüber rund 70 GPa bei Aluminium) lässt sich über Rippen und Wandstärken kompensieren; das kostet einen Teil des Gewichtsvorteils.
Standard-Formmassen leiten Wärme um Größenordnungen schlechter als Aluminium. Muss das Gehäuse selbst Wärme abführen, gewinnt Metall; es sei denn, das Thermomanagement wird umkonstruiert wie im Fraunhofer-Projekt DEmiL, oder wärmeleitfähig gefüllte Epoxid-Compounds mit über 2 W/(m·K) genügen. Beim Bremskolben ist die geringe Wärmeleitung dagegen der Vorteil.
Bei extremer thermischer Wechsellast, etwa an Motorsport-Bremsen, bleibt Stahl oder Titan gesetzt. Und: Beheizte Härtewerkzeuge und Materialqualifikation lohnen sich erst ab Serienstückzahlen. Kleinstserien bleiben die Domäne von Guss und Zerspanung.
Ausgehärtete Duroplaste sind nicht wieder aufschmelzbar; realistische Pfade sind Mahlgut als Füllstoff und Pyrolyse. Dass Angussverwertung in Serie funktioniert, haben wir gemeinsam mit dem Fraunhofer ICT gezeigt: zur Studie. Wo ein Gehäuse elektromagnetisch schirmen muss, bleibt Metall die erste Wahl.
07 · Wirtschaftlichkeit
Die Wirtschaftlichkeit entsteht in der Serie, nicht am Materialpreis allein. Druckguss-Geometrien, die Zerspanung erfordern, entstehen im Duroplast-Spritzguss werkzeugfallend: Funktionsflächen, Durchbrüche und Dichtkonturen kommen fertig aus dem Werkzeug. Die KEM Konstruktion formuliert es so: „Langwierige, kostenintensive Nachbearbeitungen entfallen weitgehend."
Dazu kommt die Materialseite. Füllstoffgehalte bis 80 % entkoppeln die Materialkosten vom Ölpreis (Kunststoffe 12/2018). Verarbeitet wird bei Werkzeugtemperaturen von praxisüblich 150 bis 190 °C; Metall muss für den Druckguss erst geschmolzen werden. Mehrfachkavitäten und automatisierte Fertigungszellen sind im Duroplast-Spritzguss Standard.
Oft ersetzt ein Duroplastteil zudem keine einzelne Komponente, sondern eine Baugruppe: Gehäuse, Isolierteil, Dichtung und Halter in einem Schuss, mediendicht ohne separate Dichtebene.
Funktions- und Dichtflächen fallen fertig aus dem Spritzgießwerkzeug — die Nacharbeit, die Aluminium-Druckguss verlangt, entfällt in der Regel.
08 · Projektablauf
Sie müssen dafür kein Duroplast-Wissen mitbringen. Die duroplastgerechte Auslegung ist unser Teil der Arbeit.
Wir prüfen Zeichnung oder CAD-Modell des Metallteils gegen Lastfälle, Einsatztemperaturen, Medien und Stückzahlszenario. Das Ergebnis ist eine ehrliche Ersteinschätzung, auch dann, wenn Metall die bessere Wahl bleibt.
Keine 1:1-Kopie des Gussteils: Wir konstruieren duroplastgerecht neu, 3D-gestützt, kosten- und gewichtsoptimiert. Steifigkeit entsteht über Rippen und Wandstärken, Schraubverbindungen über Inserts.
Serienähnliche Bauteile aus Serienmaterial, voll validierungsfähig. Ihre Erprobung testet den echten Werkstoff, nicht ein Ersatzverfahren.
Unser Werkzeugbau legt verschleißfeste Konzepte für die hochgefüllten, abrasiven Formmassen aus, inklusive Handling, Entgraten und Prüftechnik.
Serienanlauf auf vollgeregelten Automaten mit 800 bis 3500 kN Schließkraft, IATF-16949-zertifiziert. Details zum Verfahren: Duroplast-Spritzguss in Großserie.
09 · Häufige Fragen
Ja. Duroplastische Formmassen liegen je nach Typ und Füllgrad bei 1,4 bis 2,1 g/cm³, Aluminium-Druckguss bei rund 2,75 g/cm³. Auf das fertige Bauteil übertragen fällt der Vorteil kleiner aus, weil Kunststoffteile für gleiche Steifigkeit dickere Wände oder Rippen brauchen. Dokumentierte Substitutionsfälle aus der Fachpresse nennen 15 bis 30 Prozent Gewichtsreduktion gegenüber Aluminium-Druckguss. Gegenüber Zink-Druckguss (typisch rund 6,7 g/cm³) ist der Gewichtsvorteil noch deutlich größer.
Am Anfang stehen der Invest in ein beheiztes Spritzgießwerkzeug und die Materialqualifikation. In der laufenden Serie kehrt sich die Rechnung häufig um: Zerspanende Nacharbeit entfällt weitgehend, Mehrfachkavitäten sind Standard, und Füllstoffgehalte bis 80 Prozent entkoppeln die Materialkosten vom Ölpreis. Dokumentierte Fälle aus Fachpresse und Hersteller-Berichten nennen deutlich günstigere Bauteilkosten als bei Aluminium-Druckguss. Für Kleinstserien bleibt Guss oder Zerspanung meist wirtschaftlicher. Eine belastbare Zahl liefert erst der Bauteil-Check mit Ihrer Zeichnung und Ihrem Stückzahlszenario.
Am stärksten ist Duroplast als Alternative zu Aluminium-Druckguss dort, wo mehrere Werkstoffeigenschaften zusammenkommen: elektrische Isolation, Dauertemperatur, Medienbeständigkeit und Präzision ohne Nacharbeit. Dokumentierte Felder sind Pumpenkomponenten und Gehäuse, Bremskolben, Drosselklappengehäuse, Komponenten elektrischer Maschinen und Hochvolt-Bauteile. Ungeeignet bleiben Crash-Strukturpfade mit geforderter plastischer Verformung, Bauteile mit Wärmesenken-Funktion und Gehäuse, die elektromagnetisch schirmen müssen.
Ausgehärtete Duroplaste lassen sich nicht wieder aufschmelzen; werkstoffliches Recycling wie bei Thermoplasten scheidet aus. Realistische Pfade sind Mahlgut als Füllstoff, Pyrolyse und energetische Verwertung. Gemeinsam mit dem Fraunhofer ICT haben wir die direkte Angussverwertung in Serie erprobt: Granulierte Angüsse fließen als Füllstoff in den Spritzgießprozess zurück, die Maßhaltigkeit der Bauteile bleibt dabei unverändert (Fachzeitschrift Kunststoffe 12/2022). Unser Fachbeitrag zur Angussverwertung fasst die Studie zusammen.
Beide isolieren elektrisch und sparen Gewicht gegenüber Metall. Duroplast behält seine mechanischen Werte bei 200 °C weitgehend, kriecht unter Dauerlast kaum und dehnt sich mit typisch 15 bis 30·10⁻⁶/K ähnlich aus wie Aluminium; glasfaserverstärkte Thermoplaste liegen bei 30 bis 80·10⁻⁶/K und kriechen oberhalb von 100 °C deutlich. Dafür sind Thermoplaste zäher und wieder aufschmelzbar. Den werkstofflichen Vergleich im Detail zeigt unsere Seite Thermoplast oder Duroplast.
Ja. Anbieter-Cases nennen Duroplast ausdrücklich als Alternative zu Aluminium- und Zink-Druckguss. Bei Zink (typisch rund 6,7 g/cm³) ist das Gewichtsargument am stärksten. Magnesium-Druckguss liegt mit rund 1,8 g/cm³ dagegen im Bereich der Formmassen selbst; hier tragen Korrosionsfreiheit, elektrische Isolation und werkzeugfallende Präzision die Substitution, nicht das Gewicht.
Zuletzt aktualisiert: 10.07.2026
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