Was zunächst klingt wie die Quadratur des Kreises, beschreibt aber in letzter Konsequenz „nur” die Arbeit eines richtig guten Kunststoff-Compoundeurs: aus einer schier unbegrenzten Vielzahl an potentiellen Lösungsoptionen/tribologischen Kunststoff-Compounds stets die einzigartige, spezifische Lösung für die jeweilige Anforderung zu kondensieren. Nämlich exakt den Kunststoff-Compound, der maßgeblich zu einem – unter allen entscheidenden Gesichtspunkten – überzeugenden Zwischen- beziehungsweise Endprodukt beiträgt. Da diese Produkte im Alltag meistens unsichtbar sind, heben wir sie hier heute mal in den Mittelpunkt: Die unterschiedlichen Einsatzgebiete tribologischer Kunststoff-Compounds.
Einsatzgebiet Nummer 1 für tribologische Kunststoff-Compounds: die Automobilindustrie
In nur wenigen anderen Wirtschaftszweigen ist das Anforderungsspektrum an tribologische Kunststoff-Compounds so breit gefächert wie in der Automobilindustrie. Alle Anstrengungen unterliegen stets sehr hohen Anforderungen: Von der Emissions- beziehungsweise Kraftstoffreduzierung über die Erhöhung des Komforts oder der Reduzierung von Kosten bis hin zu verringerten Massenträgheitsmomenten und reduzierten Geräuschentwicklungen reicht das Spektrum.
Hier bieten tribologische Kunststoff-Compounds die Basis für eine Reihe von Bauteilen wie zum Beispiel:
- Sonnendach-Führungselemente
- Getriebeschaltgabeln
- Anlaufscheiben
- Kolben für Ölpumpen
- Laufräder für Kraftstoffpumpen
- Zahnräder für Stellantriebe
- Gleitlager
Fallbeispiel 1: Getriebeschaltgabeln
Getriebeschaltgabeln übertragen Schaltbewegungen – die ein Autofahrer auf die Wahlhebel ausübt – auf sogenannte Schiebemuffen. In der Regel bestehen diese Getriebeschaltgabeln dabei aus einer Vielzahl von Metallteilen. Die Kooperation zwischen dem niederländischen Konzern Royal DSM, dem deutschen Systemlieferanten CarNaTrix (ein Unternehmen der KOKI-Gruppe) und der LEHVOSS Group hat alternativ dazu eine Getriebeschaltgabel auf Basis eines mit Carbonfasern verstärkten hochleistungsfähigen PPA entwickelt.
Diese Gabelversion (siehe Abbildung) erfüllt nicht nur alle an sie gestellten Anforderungen in puncto Festigkeit, Steifigkeit (auch bei hohen Temperaturen), Ölbeständigkeit und Tribologie (aufgrund des Kontaktes mit Metall) – sie überzeugt darüber hinaus vor allem auch durch eine reduzierte Anzahl an Bauteilen, reduzierte Kosten sowie reduziertes Gewicht.
Fallbeispiel 2: Kraftstoffpumpen-Laufrad
Hohe Präzision im Tausendstel-Millimeterbereich, höchste Kraftstoffbeständigkeit, gute mechanische und tribologische Eigenschaften sowie klare Systemkostenvorteile bietet dieses im Spritzgießverfahren hergestellte Kraftstoffpumpen-Laufrad auf Basis des Kunststoff-Compounds LUVOCOM 1301-7896.
Fallbeispiel 3: Getriebe für das Abgasmanagement
Die Anforderungen an Stellgetriebe für Klappen im Abgasmanagement sind hoch: Einerseits sollen sie verlässlich funktionieren, andererseits sind sie Umgebungstemperaturen von bis zu über 150 Grad Celsius ausgesetzt und können/sollen dabei nicht extern geschmiert werden (entweder weil es nicht möglich ist oder – um Wartungsfreiheit zu gewährleisten – weil es nicht gewünscht ist). Eine Lösung stellt der LUVOCOM-Compound auf Basis von PA 46, verstärkt mit Carbonfasern und inkorporierten Gleitmitteln, dar.
Einsatzgebiet Nummer zwei für tribologische Kunststoff-Compounds: der Maschinen- und Anlagenbau
Die Anforderungsprofile des Maschinen- und Anlagenbaus unterscheiden sich oft erheblich von denen der Automobilindustrie. Hier sind das Durchlaufen umfangreicher Werkstoffprüfungen, erfolgreiche Zertifizierungsprozesse, eine sehr lange Material- und Bauteillebensdauer wichtige Themen. Dazu kommt eine Reihe von unterschiedlichsten Anwendungen/Verarbeitungen: Von der Extrusion über das Formpressen bis zum 3D-Druck. Hier liefern maßgeschneiderte tribologische Kunststoff-Compounds – gezielt ausgewählt auf Grundlage einer langjährigen Anwendungserfahrung – die Basis für eine Reihe von Bauteilen: Von Gleitlagern, Pleuelstangen und Trägern für optische Linsen über Stützringe bis hin zu Abdichtungen.
Fallbeispiel 4: Gleitlager
Unter Verwendung von zum Beispiel LUVOCOM-Compounds auf Basis von PEEK, PPS oder auch PA 66 (mit Carbonfasern und Gleitmitteln) gewährleisten Kunststoffgleitlager neben geringen Reibwerten auch einen geringen Verschleiß sowie einen sicheren Trockenlauf. Darüber hinaus sind sie korrosions- sowie wartungsfrei und sparen Gewicht sowie Kosten gegenüber Werkstofflösungen aus Metall.
Fallbeispiel 5: Träger für optische Linsen
In praktisch jedem Mikroskop stehen – in drehbaren Trägern fixiert – unterschiedliche Linsen für verschiedene Auflösungen zur Verfügung. Neben einer hohen Präzision und Dimensionsstabilität der Linse selbst ist dafür in puncto Linsenwechsel auch eine gute Gleit-Eigenschaft – ohne externe Schmierung – im Lagerbereich gefragt. Ein „klassischer Einsatzfall” für einen tribologischen LUVOCOM-Compound auf Polycarbonatbasis mit Carbonfasern und Gleitmitteln.
Fallbeispiel 6: Stützring für Dichtungen
In der Öl- und Gasindustrie kommt zum Beispiel der Kunststoff-Compound LUVOCOM EOG auf Basis PEEK mit Carbonfasern – verarbeitet im Formpressverfahren zu Stützringen in Dichtpaketen – zum Einsatz. Dieser Hochleistungs-Compound erfüllt höchste Anforderungen hinsichtlich Festigkeit und Zähigkeit, hoher Temperatur- und Chemikalienbeständigkeit sowie guter Spaltextrusionsfestigkeit in großen Tiefen.
Einsatzgebiet Nummer drei für tribologische Kunststoff-Compounds: die Medizintechnik
Zusätzlich zu den zahlreichen Einsatzgebieten der Polymerwerkstoffe allgemein (dazu zählen zum Beispiel Orthesen, Endoskopgriffe, Wundspreizer oder auch Sterilisationscontainer) gehört speziell für die tribologischen Kunststoff-Compounds selbstverständlich auch der Einsatz in Bereichen, in denen besonders hohe Gleit-Reib-Eigenschaften gefordert sind – wie zum Beispiel im Falle von Rädern und Gleitlagern für Krankenbetten.
Einsatzgebiet Nummer vier für tribologische Kunststoff-Compounds: die Sport- und Freizeitindustrie
Überlegene mechanische Eigenschaften, geringe Gewichte, Haltbarkeit, hohe Leistung und vor allem einzigartige Designmöglichkeiten sind einige wichtige Anforderungen an tribologische Kunststoff-Compounds im Sport- und Freizeit-Segment. Griffe jeder Art gehören hier – ebenso wie auch zum Beispiel Angelrollen – zu den klassischen Einsatzgebieten.
Fazit: Tribologische Kunststoff-Compounds bieten eine schier unendliche Bandbreite an Einsatzmöglichkeiten
Tribologische Kunststoff-Compounds arbeiten hinter den Kulissen – in Formen und Funktionen, die a) kaum einer sieht und b) die kaum einer kennt. Ausgestattet mit Eigenschaften, die sich wiederum „sehen lassen können”. Wer diese Potentiale als Konstrukteur oder Ingenieur erschließen und für seine Forschung, Entwicklung und/oder Serienproduktion nutzbar machen möchte, der wendet sich am besten an einen Compoundeur, der ihn entlang des gesamten Weges begleitet.
An einen Compoundeur, der weiß, woher der Werkstoff kommt, der in Dimensionen von +/- 4 µm-Abmessungen denken kann, der eine weltweite Materialverfügbarkeit und die notwendige Unterstützung bei allen erforderlichen Prüfungen und Bearbeitungen gewährleisten kann. Kurz: an einen Compoundeur, wie man ihn bei LEHVOSS findet.
