Hochleistungsfähige Kunststoffe für Bauteile im Maschinenbau oder in der Elektrotechnik können individueller denn je um erwünschte Materialeigenschaften angereichert werden – etwa eine Reduzierung des Gleitreibungskoeffizienten, die Erhöhung der Materialhärte bei gleichzeitiger relativer Elastizität oder die Steigerung der Temperaturtoleranz. Klassiker unter den herausragenden Eigenschaften sind Schmiermittelfreiheit sowie das im Vergleich zu Metallen niedrige Gewicht. Dies prädestiniert Kunststoffe unter anderem für den zukunftsweisenden Leichtbau.
Exklusiv in KEM Die Autorin Dr. Martina Klug, Journalistin aus Friedberg, hat den Beitrag im Auftrag der Handtmann Elteka GmbH & Co. KG, Biberach, erstellt
Als weltweite Pioniere begannen die Ingenieure des Familienunternehmens Handtmann Elteka in Biberach vor mehr als 40 Jahren mit der Erforschung, Entwicklung und Herstellung von gegossenen Polyamiden der branchenüblichen Klassenbezeichnung PA 12C. Dabei steht das c für cast, also gegossen.
„PA 12C ist allerdings nicht gleich PA 12C“, erklärt Wolfgang Nägele, Vertriebsleiter bei Handtmann Elteka. „Der Unterschied in Qualität und Leistungsfähigkeit des Materials liegt in den Zusatzstoffen, beispielsweise den Katalysatoren, die dem Grundmaterial Lactam beigemischt werden. Diese sind natürlich unser Betriebsgeheimnis.“ Das bei Handtmann Elteka als Lauramid entwickelte PA 12C ist längst international bekannt und für Bauteile unterschiedlicher Varianten in nahezu allen Branchen des Maschinenbaus im Einsatz.
Druckloser Guss erlaubt stabile Verbindungen
Beispielsweise in Form von Rollen, in die durch die spezielle Produktionsweise, den drucklosen Guss, Stahlnaben unlösbar eingegossen werden können. Dies spart nicht nur einen Verarbeitungsschritt, sondern löst auch die bei anderen Produktionsverfahren auftretende Frage der stabilen Kunststoff-Nabenverbindung. Wegen der sonstigen günstigen Materialeigenschaften wie UV-Beständigkeit und Temperaturtoleranz im Bereich von – 60 bis + 120 °C sind Lauf-, Stütz- und Tragrollen aus Lauramid unter anderem beim Seilbahnspezialisten Doppelmayr/Garaventa im Einsatz. Auch die großen Automobilisten setzen auf Rollen aus Lauramid – in diesem Fall wegen deren hohen Abrasionsbeständigkeit, des geringen Materialgewichts und deren Schmiermittelfreiheit. Hier werden sie in Schiebetüren bei Pkw-Serien und Kleintransportern eingesetzt.
Ein weiterer interessanter Aspekt bei Lauramid ist die Möglichkeit des endkonturnahen Gusses. Dieser hilft, sowohl Material einzusparen als auch Bearbeitungskosten merklich zu reduzieren. „Je aufwändiger das Bauteil, desto interessanter wird dieser Gesichtspunkt“, stellt Wolfgang Nägele fest. Gegossen werden können nämlich fast beliebige Freiformflächen, Hinterschneidungen sowie innen liegende Konturen. Genutzt wird dies unter anderem bei Robotergelenken, die auch in Lackierrobotern im Einsatz sind.
Der Leichtbauaspekt war hingegen einer der Gründe, warum Guido Floren, der Erfinder des derzeit leistungsstärksten Unterwasser-E-Motors der Kompaktklasse, Bauteile aus Lauramid in seinen Ringmotoren einsetzt. Bei einer Betriebsspannung von je nach Baugröße nur 24 bis 48 V bringen diese leichten Kraftpakete eine Leistung zwischen 1,8 und 11 kW. „Den Ingenieurwerkstoff Lauramid verwenden wir auch, weil er den hohen Seewasseranforderungen standhält und einen Gewichtsvorteil um den Faktor 7 im Vergleich zu Bauteilen aus Metallen bringt“, betont Floren. Je größer die Durchmesser der E-Motoren sind, desto wichtiger wird auch das extrem geringe Schwundmaß des Hightech-Kunststoffs. Floren: „Lauramid ist außerdem auch bei mehr als 100 Grad Celsius temperaturresistent.“
Hightech-Kunststoffe halten extremen Temperaturen stand
Für noch weitaus extremere Temperatursphären haben die Biberacher Kunststoffspezialisten das Polyimid Eltimid entwickelt, welches durch Press- und Sinterschritte seine Endeigenschaften erhält. Dieser für kleinformatige Bauteile verwendete Extremtemperatur-Werkstoff ist im Bereich von – 273 bis + 260 °C, bei kurzfristigen Temperaturspitzen sogar bis 400 °C einsetzbar. Er übertrifft damit auch so verbreitete Werkstoffe wie PEEK.
Zunutze gemacht wird sich diese Eltimid-Eigenschaft beispielsweise bei Zahnrädern, die in Motoren-Ölpumpen eingebaut sind, oder in Laserschneideanlagen, wo diese als Adapter in der hohen Temperaturen ausgesetzten Düse Anwendung finden.
Alle Bauteile sowie weitere Anwendungen mit den Hightech-Kunststoffen Lauramid und Eltimid sind auf der Hannover Messe 2013 zu betrachten.
Halle 6, Stand C28 Handtmann Elteka, Tel.: 07351 34272-0, E-Mail: info.elteka@handtmann.de
Kurvenscheibe für Verpackungsmaschine
Leichtbau Solutions Area
Durch das geringe Materialgewicht des Hightech-Kunststoffs Lauramid (siebenmal leichter als Stahl) verringert sich das Massenträgheitsmoment dieser Kurvenscheibe (Gesamtgewicht 12 kg) im Vergleich zu V2A. Trotz der verhältnismäßig großen Abmessung (Ø 600 mm x 80 mm) und technisch notwendiger Bauteil-Asymmetrien weist diese Kurvenscheibe große Dimensionsstabilität auf. Lauramid kann außerdem schmiermittelfrei eingesetzt werden und ist chemikalienbeständig gegenüber den in dieser Lebensmittelanwendung eingesetzten Reinigungsmitteln.
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