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Kostengünstige Alternative zu metallischen Lagern

Polymergleitlager von Igus sind langlebig und sparen bis zu 40 % Kosten

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Sie sind heute weltweit im Einsatz, Hochleistungskunststoffe für bewegte Anwendungen. Im Alltag in Küchenmaschinen, Fahrrädern oder Automobilen ebenso in industriellen Umgebungen, wie Werkzeugmaschinen, Abfüllanlagen oder in Pneumatikzylindern. Iglidur-Kunststoffgleitlager von Igus verdrängen metallische Lösungen dabei zunehmend. Denn die schmier- und wartungsfreien Tribo-Polymere bieten zahlreiche Vorteile.

René Achnitz, Leiter Geschäftsbereich Iglidur Gleitlager, Igus, Köln

Die Motion Plastics des Kunststoffspezialisten Igus trotzen Regen, Salz, extremen Temperaturen, sind resistent gegen Öl und Chemikalien, sind leichter und energieeffizienter als vergleichbare metallische Lösungen und dazu noch günstig. Konstrukteure verbauen weltweit Kunststoff-Gleitlager des Kölner Unternehmens als langlebige und kostengünstige Alternative zu metallischen Gleitlagern. Das liegt an ihren spezifischen Materialeigenschaften sowie ihrer guten Performance in der Bewegung. Denn eine statische Belastung sagt wenig über die Leistungsfähigkeit eines Lagers aus. Erst in der Bewegung, bei der zwangsläufig Verschleiß entsteht, zeigt sich, wie verschleißfest und reibungsarm ein Lager ist. Und genau dort liegen die Stärken der Motion Plastics, der Hochleistungskunststoffe für die Bewegung.
Größte Auswahl für vielfältige Anwendungsgebiete
Die Igus GmbH entwickelt und produziert seit mehr als drei Jahrzehnten Polymer-Gleitlager. Unter dem Markennamen Iglidur bietet der Hersteller Anwendern eine große Auswahl an Standard-Gleitlagern und kundenspezifischen Bauteilen speziell für bewegte Anwendungen. Die Lager sind selbstschmierend und damit wartungsfrei, sie können enormen Belastungen standhalten und sind dennoch leicht. Entwickelt und getestet werden die Werkstoffe im wohl größten Testlabor der Branche. Auf rund 2750 m² werden jährlich über 135 Billionen Testbewegungen durchgeführt.
Das Ergebnis der über 30-jährigen Forschung und Entwicklung ist das größte Standardprogramm an schmierfreien Polymer-Gleitlagern: Rund 50 Werkstoffe stehen zur Verfügung, davon 16 als Vollsortiment-Werkstoffe. Diese sind in mindestens 113 Abmessungen und bis zu einem Wellendurchmesser von mindestens 50 mm nach DIN ISO3547 vorrätig; das größte Kataloglager weist einen Innendurchmesser von 195 mm auf. Igus liefert ab Stückzahl eins und innerhalb von 24 h. Zusätzlich gibt es viele Werkstoffe ebenfalls als Halbzeug, Gleitfolie oder für den 3D-Druck als Filament oder SLS-Pulver. Polymere bieten eine große Designfreiheit: Mit geringem Aufwand lassen sich selbst komplizierte Teile fertigen oder durch Zusätze die Eigenschaften maßgeblich beeinflussen. Gerade das ist die Kernkompetenz des Herstellers: die Optimierung technischer Polymere für den Einsatz in bewegten Anwendungen.
Verschleißfest, stabil und schwingungsdämpfend
Dazu entwickelt Igus in der firmeneigenen Materialentwicklung stetig neue Iglidur-Werkstoffe, die gezielt auf die jeweiligen Anwendungsbereiche abgestimmt sind. Die einzelnen Bestandteile der Compounds werden im Zuge des spritzgusstechnischen Prozesses homogen durchmischt. Die gute Performance der Kunststoff-Gleitlager beruht auf diesem homogenen Aufbau: Die Basis eines Iglidur-Gleitlagers besteht aus thermoplastischen Polymeren, die für die gute Grundverschleißfestigkeit sorgen. Fasern und Füllstoffe stärken die mechanische Belastbarkeit, sodass auch hohe Kräfte aufgenommen werden können. Zusätzlich sind in das Material Festschmierstoffe eingebettet. Alle Komponenten wirken zusammen und resultieren in sehr guten Gleit- und Abriebeigenschaften.
Im Gegensatz dazu sind gerollte metallische Lager schichtweise aufgebaut. Die innen liegende Gleitschicht ist sehr dünn und kann bei hohen Belastungen, Kantenpressungen oder Schwingungen leicht weggedrückt oder durch Schmutzpartikel beschädigt werden. Zudem stellt die Gleitschicht eine natürliche Begrenzung des möglichen Verschleißes dar. Die homogene Zusammensetzung der Kunststoff-Compounds hingegen ist wesentlich robuster, da die gesamte Wandstärke des Gleitlagers als Verschleißzone dient. Gleitlager aus Metalllegierungen bedürfen im Gegensatz zu Iglidur-Gleitlagern aus Hochleistungskunststoffen einer dauerhaften Schmierung, was kosten-, aber auch zeitintensiv ist. Zudem ist eine Fett- oder Ölschmierung immer häufiger aus hygienischen oder ökologischen Gründen unerwünscht. Auch marktübliche Sinterlager besitzen eine inkorporierte Ölschmierung und sind im engeren Sinne damit nicht trockenlaufend. Gleiches gilt für Wälzlager, die speziell im Fall von Nadellagern häufig aufgrund technischer und wirtschaftlicher Vorteile durch Iglidur-Kunststoffgleitlager ersetzt werden.
Standards und Spezialisten
Die Mehrzahl der typischen Gleitlageranwendungen wird mit fünf Standard-Iglidur-Werkstoffen ausgestattet. Das am häufigsten eingesetzte Gleitlager ist dabei Iglidur G. Im Jahr 1983 erstmals vorgestellt, ist es mittlerweile weltweit in 650 metrischen Katalogabmessungen von 1,5 bis 195 mm Durchmesser ab Lager lieferbar. Dabei vereint es einen günstigen Preis mit einer Vielzahl an attraktiven technischen Eigenschaften: hohe Standzeiten über fast das gesamte Lastspektrum, und das auf verschiedenen Wellen sowohl rotierend als auch schwenkend, selbst bei unterschiedlichen Umgebungsbedingungen wie Schmutz, Spänen oder Stößen.
Auf der Hannover Messe 2017 zeigte Igus jetzt die Weiterentwicklung dieses erfolgreichen Universalisten: Iglidur G1. Das „neue G“ verfügt über erheblich verbesserte Werkstoffeigenschaften, und das zum nahezu gleichen Preis. So haben die Igus-Entwickler die Verschleißraten bei niedrigen Lasten (bis 5 MPa) auf bis zu ein Viertel reduziert. Die Standzeiten bei hohen Belastungen konnten je nach Anwendungsparametern nahezu verdoppelt werden. Gleichzeitig lässt sich der Allrounder jetzt bei Anwendungstemperaturen bis +180 °C (Iglidur G: +130 °C) dauerhaft einsetzen. Darüber hinaus wurde die Temperatur, ab der neben dem Presssitz eine zusätzliche axiale Sicherung empfohlen wird, um die Hälfte auf +120 °C gesteigert. Damit und mit der um mehr als 50 % gesenkten Feuchtigkeitsaufnahme ist der Werkstoff für ein noch breiteres Spektrum an Umgebungsbedingungen geeignet.
Doch so wie sich Unternehmen auf die Produktion hoch spezialisierter Teile konzentrieren und ganze Industriezweige immer stärker ausdifferenzieren, so sind auch spezifische, den Produktionsumgebungen angepasste Materialien stark nachgefragt: In dem sterilen Umfeld der Medizin- und Labortechnik müssen Geräte nicht nur frei von Ölen oder Fetten, sondern zusätzlich antibakteriell sein. Wieder andere Branchen verlangen Materialien, die unempfindlich gegenüber umherfliegenden Staubpartikeln und Fasern sind: Damit statisch aufgeladene Lagerstellen keine Fusseln und Flusen anziehen, werden beispielsweise in der Textilindustrie ableitfähige und antistatische Kunststoffe eingesetzt. Vom Unterwassereinsatz bis zu Hochlastanwendungen, von der Medizintechnik bis zur Automobilindustrie: Für all diese Fälle hat das Unternehmen Igus maßgeschneiderte Werkstoffe entwickelt.
Welcher Werkstoff für den jeweiligen Einsatz der richtige ist, lässt sich schnell mithilfe von Online-Tools wie Produktfinder, Konfigurator oder Lebensdauerrechner ermitteln. Das Online-Angebot reicht von Lebensdauer-Berechnungsprogrammen, basierend auf den jährlich mehr als 10.000 Gleitlagertests im Igus-Testlabor, über 3D-CAD-Konfiguratoren für komplette Linearsysteme mit polymeren Gleitelementen bis hin zu den wichtigen schnellen Produktfindern, die helfen, den richtigen Werkstoff zu finden. Dort können Anwender ihre speziellen Anforderungen anklicken („Höchste Standzeiten im Trockenlauf“, „schmutzresistent“, „schwingungsdämpfend“, „hoch chemikalienbeständig“, „gut bei Kantenpressung“ usw.) sowie stufenlos die zulässige statische Flächenpressung und die obere langzeitige und die untere Anwendungstemperatur angeben.
Kostengünstiger als metallische Lager
Ob in Photovoltaikanlagen, der Agrar- und Offshore-Branche, der Fassadentechnik oder in Hydraulikzylindern und Aktuatoren – in allen Industriezweigen ersetzen Polymerlager seit Langem schon metallische Gleitlager. Für Ingenieure sind die Schmiermittel- und die Korrosionsfreiheit sowie die Verschleißfestigkeit und die geringen Reibwerte der Igus-Motion-Plastics unverzichtbar geworden, denn sie erhöhen die Standzeiten ihrer Maschinen und Anlagen und sind dazu um bis zu 40 % kostengünstiger als metallische Lager. Immer neue Materialien, Mischungen und Eigenschaftsprofile eröffnen permanent weitere Einsatzmöglichkeiten für Polymerlager – denn auch nach mehr als 30 Jahren forscht Igus im hauseigenen Technikum stetig weiter.
Da auch die Entwicklung im Bereich der Wellenmaterialien und der Oberflächenbehandlung nicht stillsteht, sind kontinuierliche Tests unabdinglich, die auf Veränderungen bei den Wellen reagieren und auf eine perfekte Abstimmung von Welle und Lager abzielen. Gerade das Thema Gegenlaufpartner verdeutlicht die Vielseitigkeit der Iglidur-Geitlager, die auf unterschiedlichen Wellen – vor allem auch auf kostengünstigen, sogenannten weichen Wellen – eingesetzt werden können. Das ist ein klarer Vorteil gegenüber vielen anderen Lagertypen. Der Anwender hat so, neben dem Kostenvorteil, den Kunststoff-Gleitlager sowieso mitbringen, auch die Möglichkeit, eine ungehärtete Welle einzusetzen und dadurch zweifach seine Kosten zu reduzieren. bec

Geräuschtest-Video

PLUS

Ob Labortechnik, Möbeltechnik oder Fitnessgeräte – in Anwendungen wo Präzision im Zehntel-Millimeter-Bereich ausreicht, aber dafür sehr ruhiger Lauf erforderlich ist, überzeugen Linearführungen mit Gleitelementen aus Kunststoff. Gleitführungen von Igus sind vier Mal leiser als Kugelumlaufführungen. Ein Geräuschtest verdeutlicht die Unterschiede der Konstruktionsprinzipien. Das Video zum Geräuschtest finden Sie unter:
http://hier.pro/fF5MG
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