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
Werkstoff & Fachwissen
Duroplast lässt sich nicht wie ein Thermoplast aufschmelzen und neu formen, stofflich recyceln lässt er sich trotzdem: Granulierte, ausgehärtete Angüsse können als Füllstoff in den Spritzgießprozess zurückgeführt werden. Das Fraunhofer ICT hat dieses Verfahren gemeinsam mit Baumgarten im Projekt Lite²Duro in Serienversuchen erprobt, bei unveränderter Maßhaltigkeit der Bauteile. Dieser Beitrag fasst die Studie aus der Fachzeitschrift Kunststoffe 12/2022 zusammen.
01 · Ausgangslage
Duroplaste, auch Duromere genannt, vernetzen beim Aushärten chemisch zu einem engmaschigen, dreidimensionalen Netzwerk. Diese Vernetzung ist irreversibel: Was einmal ausgehärtet ist, schmilzt nie wieder. Der klassische Recyclingweg der Thermoplaste, Mahlgut einfach erneut aufschmelzen und verarbeiten, scheidet damit aus. Worin sich die beiden Werkstoffklassen sonst unterscheiden, zeigt unser Thermoplast-Duroplast-Vergleich.
In der Serienfertigung entsteht vernetztes Material aber nicht nur als Bauteil. Angüsse und Verteiler härten im heißen Werkzeug mit aus und ließen sich bislang nicht in den Prozess zurückführen. Genau hier setzt der Ansatz an, den das Fraunhofer ICT und Baumgarten untersucht haben: Die Angüsse werden granuliert und wirken in der Formmasse als Füllstoff. Aus dem Produktionsrest wird ein Rohstoff, ohne dass der Werkstoff seine Vernetzung aufgeben müsste.
Fraunhofer ICT · Serienversuch
02 · Die Studie
Grundlage ist das Forschungsprojekt Lite²Duro, gefördert vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz im Technologietransfer-Programm Leichtbau (Förderkennzeichen 03LB3015C). Die Untersuchung stammt von Robert Maertens, Michael Dieterle und Tayla Herrmann vom Fraunhofer ICT; auf Baumgarten-Seite wirkten Geschäftsführer Jan Hirz und der technische Projektmanager Dietmar Klaas mit.
Untersucht wurden zwei rieselfähige Phenolharz-Formmassen: Vyncolit X7530, ein PF-GF55, und X7320, ein PF-(MD+GF)80. Die granulierten Angüsse kamen in zwei Größenklassen zum Einsatz, als Fraktion unter 250 µm und als Fraktion von 250 bis 1000 µm, mit Beimischungen zwischen 4 und 20 Gew.-%.
Entscheidend für die Aussagekraft: Die Versuche liefen nicht im Technikum, sondern als Serienversuche in der Fertigung von Baumgarten in Burbach. Versuchsbauteil war ein Ölpumpenstellring für eine geregelte Pendelstellring-Ölpumpe im Pkw, ausgelegt auf zehn Jahre beziehungsweise 200 000 km. Gefertigt wurde auf zwei Maschinen (KM 80/390 und KM 150/750) in 1-fach- und 4-fach-Werkzeugen; Werkzeugkonzepte und Werkzeugkonstruktion steuerte Baumgarten bei. Wie anspruchsvoll die Serienfertigung dieses Bauteiltyps ist, dokumentiert unser Fachbeitrag zur Präzision im Duroplast-Spritzguss.
Rezyklatanteil in den Serienversuchen
granuliertes Rezyklat: unter 250 µm und 250–1000 µm
Auslegung der Pkw-Ölpumpe, deren Stellring als Versuchsbauteil diente (10 Jahre)
03 · Ergebnisse
Die Kernzahlen der Studie beziehen sich auf einen Rezyklatanteil von rund 8 Gew.-% in den anorganisch gefüllten Phenolharz-Formmassen.
| Kriterium | Ergebnis | Einordnung laut Studie |
|---|---|---|
| Maßhaltigkeit | unverändert | Toleranzfeld s < 0,03 mm bei spezifizierten 0,12 mm, für alle Rezyklatanteile |
| Zugfestigkeit | −15 MPa | moderater Verlust; Abnahme von rund 15 MPa im Bereich 4–12 Gew.-% |
| Einspritzdruck | ca. +100 bar | Mehrbedarf gegenüber der Fertigung ohne Rezyklat |
| Treibhauspotenzial (GWP 100) | −1 % | −11 g CO₂-Äq. je Stellring; Life-Cycle-Gap sinkt von 80 auf 77 % |
| Prozessgrenze | > 12 Gew.-% | zunehmende Neigung zum Düsenverschluss bei höheren Rezyklatanteilen |
Für Präzisionsbauteile ist die erste Zeile die entscheidende: Die Maßhaltigkeit blieb über alle untersuchten Rezyklatanteile unverändert, und zwar mit deutlichem Abstand zur Spezifikation. Ein Recyclingverfahren, das die Toleranzlage eines Serienbauteils nicht antastet, ist im Duroplast-Bereich keine Selbstverständlichkeit.
Wie wir Maßhaltigkeit im laufenden Serienbetrieb überwachen und absichern, beschreibt die Seite Qualität bei Baumgarten.
04 · Fazit
Die Studie erklärt das Duroplast-Recycling nicht zum gelösten Problem. Sie beziffert einen Zielkonflikt.
Auf der Habenseite stehen eingesparter Primärrohstoff und eine messbar bessere CO₂-Bilanz. Dagegen stehen ein moderater Verlust an Zugfestigkeit und ein höherer Einspritzdruck; oberhalb von 12 Gew.-% Rezyklat wird der Prozess durch die Neigung zum Düsenverschluss anfällig. Die Autoren sehen zugleich Potenzial für weitere Verbesserungen des Verfahrens.
Ob sich der Rezyklateinsatz für ein konkretes Bauteil eignet, ist damit eine Auslegungsfrage: Die Maßhaltigkeit spricht nicht dagegen, die mechanische Reserve des Bauteils muss den Festigkeitsverlust zulassen. Genau diese Abwägung offen zu benennen, statt Recyclingfähigkeit pauschal zu versprechen, macht die Studie für Konstrukteure brauchbar.
05 · Bedeutung
Wenn Duroplast in Ihrem Lastenheft auftaucht, kommt früher oder später der Einwand: „Der Werkstoff ist doch nicht recycelbar." Seit dieser Veröffentlichung gibt es darauf eine belegte Antwort. Stoffliches Recycling ist machbar, in Serienversuchen an einem realen Automobilbauteil erprobt und mit Zahlen zu Maßhaltigkeit, Festigkeit und Treibhauspotenzial dokumentiert. Das untersuchte Serienbauteil ist zudem auf zehn Jahre und 200 000 km ausgelegt: Langlebigkeit gehört bei Duroplast von vornherein zur Nachhaltigkeitsrechnung.
Besonders relevant ist das für Substitutionsprojekte, in denen Duroplast gegen Aluminium-Druckguss antritt und Nachhaltigkeitskriterien mitentscheiden. Wie der Werkstoffwechsel gelingt, zeigt unsere Seite Metallsubstitution mit Duroplast.
Und für Baumgarten selbst? Die Werkzeugkonzepte und die Serienversuche der Studie stammen aus unserem Haus. Forschungsprojekte wie dieses fließen direkt in die Fertigung zurück, in der wir Duroplast-Spritzguss in Großserie betreiben.
06 · Ausblick
Die Angussverwertung setzt am Produktionsrest an. Ein zweiter Hebel ist der Rohstoff selbst: Im Projekt BioDurInject entwickelt Baumgarten gemeinsam mit der Süd-West-Chemie und dem SKZ (Das Kunststoff-Zentrum) über drei Jahre rieselfähige Duroplast-Formmassen auf Basis nachwachsender Rohstoffe, gefördert vom BMEL im Programm „Nachwachsende Rohstoffe". Verfolgt werden zwei Rezepturstrategien: ein Bioanteil von mindestens 95 % oder ein Bioanteil über 70 % mit optimiertem Eigenschaftsprofil. Die Zielanwendungen sind technisch anspruchsvoll und treten in Konkurrenz zu petrochemischen Duroplasten wie zu technischen Thermoplasten. Recycling und biobasierte Rohstoffe zusammen ergeben eine Nachhaltigkeitsperspektive, die dem Werkstoff lange abgesprochen wurde.
07 · Quelle
Robert Maertens, Michael Dieterle, Tayla Herrmann (Fraunhofer ICT), unter Mitwirkung von Jan Hirz und Dietmar Klaas (Baumgarten). Erschienen in: Kunststoffe 12/2022, S. 58–61, © Carl Hanser Verlag. Diese Seite fasst den Artikel eigenständig zusammen; alle Detailzahlen und Diagramme finden Sie im Original.
Fachartikel als PDF ladenBaumgarten wirkt regelmäßig an Fachveröffentlichungen mit, von der adaptiven Prozessregelung im Duroplast-Spritzguss bis zur Duroplast-Forschung mit Fraunhofer ICT und SKZ. Eine Übersicht aller Beiträge mit direkten PDF-Links finden Sie auf der Publikationsseite.
Alle Publikationen ansehen08 · Häufige Fragen
Nicht durch Umschmelzen: Die chemische Vernetzung von Duroplast ist irreversibel, ein Aufschmelzen wie bei Thermoplasten ist ausgeschlossen. Stofflich recycelbar ist der Werkstoff trotzdem. Im Projekt Lite²Duro haben das Fraunhofer ICT und Baumgarten granulierte, ausgehärtete Angüsse als Füllstoff in den Spritzgießprozess zurückgeführt und das Verfahren in Serienversuchen an einem realen Automobilbauteil erprobt. Die Maßhaltigkeit der Bauteile blieb dabei für alle untersuchten Rezyklatanteile unverändert.
Ausgehärtete Angüsse aus der Fertigung werden granuliert und der rieselfähigen Formmasse in definierten Größenklassen wieder beigemischt: in der Studie als Fraktionen unter 250 µm sowie von 250 bis 1000 µm, mit Anteilen zwischen 4 und 20 Gewichtsprozent. Das Rezyklat wirkt im Prozess als Füllstoff. Erprobt wurde das Verfahren bei Baumgarten in Burbach am Ölpumpenstellring, gefertigt in 1-fach- und 4-fach-Werkzeugen; Werkzeugkonzepte und Werkzeugkonstruktion stammen von Baumgarten.
Die Maßhaltigkeit blieb in den Serienversuchen für alle untersuchten Rezyklatanteile unverändert: Das gemessene Toleranzfeld lag mit s < 0,03 mm deutlich innerhalb der spezifizierten 0,12 mm. Die Zugfestigkeit nahm bei Anteilen von 4 bis 12 Gewichtsprozent um rund 15 MPa ab, der Einspritzdruck stieg um etwa 100 bar. Oberhalb von 12 Gewichtsprozent zeigte sich eine zunehmende Neigung zum Düsenverschluss; diese Grenze benennt die Studie ausdrücklich.
Bei rund 8 Gewichtsprozent Rezyklatanteil sinkt das Treibhauspotenzial (GWP 100) der Bauteilfertigung laut Studie um 1 Prozent. Das entspricht 11 g CO₂-Äquivalent je Ölpumpenstellring. Der in der Studie ausgewiesene Life-Cycle-Gap verringert sich von 80 auf 77 Prozent, eine Kreislauf-Verbesserung um rund drei Prozentpunkte. Hinzu kommt der eingesparte Primärrohstoff, weil granulierte Angüsse als Füllstoff im Prozess bleiben, statt entsorgt zu werden.
Zuletzt aktualisiert: 10.07.2026
Wenn Recyclingfähigkeit oder CO₂-Bilanz in Ihrem Projekt eine Rolle spielen, ordnen wir die Studienergebnisse für Ihr Bauteil ein — und sagen ehrlich, was heute serienreif ist und was nicht.
