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DER KONSTRUKTEUR 7-8/2016

DER KONSTRUKTEUR 7-8/2016

WERKSTOFFTECHNIK

WERKSTOFFTECHNIK STATEMENT 03 Vergleich des Verschleißverhaltens in Trockenlauftest auf einer Stift-Scheibe-Apparatur (60 °C; 10 000 h; pv = 14 MPa∙m/s (0,7m/s); Stahlscheibe PH17-4) mit Ra 0,4 Dr. Michael Döppert, Chefredakteur Mit Werkstoffen wie Vespel werden die Grenzen der Eigenschaftsprofile von Kunststoffen zu Metallen definiert. Ein Hochleistungskunststoff für Einsatztemperaturen von über 300 °C bringt auch in diese extremen Umgebungen die konstruktiven Freiheitsgrade der Polymere und ermöglicht Effizienzsteigerungen. Die haben natürlich aber auch ihren Preis! Konstrukteure sind hier gefordert, die Kosten-/ Nutzenabwägung bei der Werkstoffwahl aktiv zu begleiten. Möglichkeit, die Drehzahlen oder Lasten bei ungeschmiertem Lauf um bis zu 50 % zu steigern, die Bauteilgröße zu ver ringern und auf eine Druckschmierung zu verzichten, um Kosten und Komplexität der Gesamtkonstruktion zu verringern. Breiter Anwendungsbereich 04 Unter geschmierten Bedingungen (in Automatik-Getriebeöl gegen Stahl 1.7225, HRc 50, Ra 0,3 µm, 23 MPa∙m/s) liegt der mittlere Reibungskoeffizient von Vespel SP-21 und SP-2515 um bis zu 40 % unter dem anderer technischer Kunststoffe; Quelle und Verfahren: DuPont Unter geschmierten Bedingungen ist die Reibung zwischen Anlaufscheiben aus diesem Hochleistungskunststoff und einer Stahl- Gegenfläche um bis zu 40 % geringer als bei Anlaufscheiben aus PEEK und PAI. Dies resultiert in minimalem Verschleiß, geringeren Energieverlusten und höheren mög lichen Drehzahlen. Vespel besitzt höhere pv-Grenzwerte (Produkt aus Druck in der Kontaktfläche und Relativgeschwindigkeit), eine höhere Belastbarkeit sowie eine höhere Temperaturbeständigkeit als PEEK oder PAI. So bietet z. B. Vespel SCP-50094 einen sehr hohen pv-Grenzwert von mehr als 17 MPa∙m/s. Entsprechende Teile geben Konstrukteuren die Ihrer Leistungsfähigkeit entsprechend ist die Einsatzbreite von Vespel S Formteilen groß. Sie finden sich in Form von Lagern, Buchsen, Verschleißringen oder Isolatoren in der Energieversorgung und im Materialtransport, im Maschinenbau, in Kleinmotoren, industriellen Anwendungen, in Pumpen und Kompressoren, wo sie Schlagbelastungen widerstehen können, bei denen keramische Werkstoffe versagen würden. Anwendungen im Transportwesen umfassen Verschleißringe, Buchsen und Anlaufscheiben für Getriebe, wo geringer Verschleiß, geringe Reibung und Beständigkeit gegen hohe Lasten und aggressiven Flüssigkeiten gefordert sind. In der Luft- und Raumfahrt finden sie sich als Buchsen, Anlaufstücke und Verschleißstreifen in Flugzeugmotoren. In der Elektronik bieten sie als Prüfsockel und Waferträger sehr gute elektrische und mechanische Eigenschaften, Plasmabeständigkeit, geringes Ausgasen und eine hohe Oxidationsbeständigkeit in Test- und Handling-Vorrichtungen. www.vespel.de 34 Der Konstrukteur 7-8/2016

WERKSTOFFTECHNIK Robuste und hochtransparente Polycarbonate Hochtransparente Kfz-Teile, Gehäuse für Haushalts- und Unterhaltungselektronik, Trinkbecher, Aufbewahrungsboxen für Lebensmittel – die Anwendungen für die Trirex-Polycarbonattypen von Samyang sind vielfältig. Sie sind ab sofort über den Kunststoff-Distributor Ultrapolymers erhältlich. Die Viskositäten der Materialien reichen von 34 g/10 min bei den ultraleicht fließenden 3017er-Typen für den Dünnwand-Spritzguss bis 3 g/10 min bei den hochviskosen 3030er-Extrusionstypen. Je nach Typenfamilie sind spezielle Additivierungen, z. B. zur Erhöhung der Hitze- und/oder UV-Stabilität, sowie Ausführungen in optischer Qualität verfügbar. Alle Standardtypen sind nach UL94 in die Brennbarkeitsklasse V-2 bei 1,5 mm eingeordnet und erfüllen die Anforderungen der EU sowie der FDA für den Kontakt mit Lebensmitteln. www.ultrapolymers.de Konstruieren mit technischer Keramik Als Spezialist für anspruchsvolle technische Keramik entwickelt und fertigt Doceram kundenspezifische Komponenten für den Maschinen- und Anlagenbau. Beispiele solcher Bauteile sind Positions- und Zentrierstifte für die automatisierte Schweißtechnik, die im Vergleich zu den marktüblichen Hartmetallstiften eine rund 40-fach längere Lebensdauer bieten. Weitere Komponenten sind Kolben und Schieber von Ventilen und Messgeräten, die in der Lebensmittelverarbeitung eingesetzt werden. Für diesen Einsatzbereich hat das Dortmunder Unternehmen Keramikwerkstoffe entwickelt, die den Anforderungen der FDA genügen. Zudem wurden auch Verbundkonstruktionen aus Metall und Hochleistungskeramik entwickelt, bei denen die Keramik nur dort zum Einsatz kommt, wo höchste Verschleißfestigkeit wirklich benötigt wird. Beispiele sind Greifer für das automatisierte Handling von Elektronikbauteilen, Ventile für die Prozesstechnik und Sensorgehäuse für den Automobil- und Maschinenbau. www.doceram.com Bioabbaubare Composite-Materialien für Implantate Evonik forscht an bioabbaubaren Composite-Materialien, die Implantate aus Metall bei Knochenbrüchen ersetzen können. Diese dienen der Fixierung der Knochen bis zur Heilung des Bruchs. Während Implantate aus Metall im Körper verbleiben oder entfernt werden müssen, sollen die Materialien, die gerade entwickelt werden, als Helfer auf Zeit arbeiten. Sie bestehen aus Polymeren, die der Körper abbauen kann, und Substanzen, die natürlich im Knochen vorkommen. Polymere, die Evonik unter dem Namen Resomer vermarktet, werden heute bereits zur Produktion von bioabbaubaren Schrauben, Stiften und kleinen Platten verwendet. Mit ihnen werden z. B. gerissene Bänder im Knie- oder Schultergelenk fixiert. Für die Anwendung bei großen Knochen fehlt es den verfügbaren Materialien aber an Festigkeit. Die Forscher beschäftigen sich deshalb mit Materialien, bei denen die Polymere durch anorganische Substanzen, z. B. Derivate von Calciumphosphat, verstärkt werden. www.evonik.de Hochbeständiger Thermoplast Für die Konstruktion von Vollkunststoffbauteilen, die Kunststoff- Metall-Hybridtechnik und die Composite-Bauweise hat Lanxess ein neues Polyamid entwickelt. Der Hochleistungsthermoplast Durethan AKV 60 XF ist ein Polyamid 66 mit 60 % Glasfasergehalt und kombiniert die Eigenschaften eines hochverstärkten, leichtfließenden Compounds mit denen eines Polyamid-66-Harzes. Mit ihm können Bauteile hergestellt werden, die geringere Wand- dicken haben als solche aus einem Polyamid 66 mit 30 % Glasfaserverstärkung, aber eine vergleichbare mechanische Performance aufweisen. Der Werkstoff zeigt außerdem eine erhöhte Resistenz gegen Chemikalien. Seine Wärmeformbeständigkeitstemperatur beträgt 250 °C, seine Dauergebrauchstemperatur 180 °C. Der Werkstoff lässt sich bei den gleichen Temperaturen spritzgießen wie ein mit 35 % Glasfasern verstärktes Polyamid 66. Genutzt werden kann der Werkstoff z. B. für Ventildeckel, Getriebe- und Motorölwannen, Aggregatehalter oder Saugrohre. www.lanxess.com Der Konstrukteur 7-8/2016 35

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