Kunststoff-Gleitlager mit wenig Spiel?

Genügen gespritzte Führungselemente den Ansprüchen des Maschinenbaus?

Gleitlager aus Kunststoffen haben sich im Maschinenbau und der Automatisierungstechnik als Alternative zu Buchsen aus Lagermetallen inzwischen in durchgesetzt. Während Hülsen aus Messing Schmierung benötigen, können die sog. „Igus®- Buchsen“ in der Regel im Trockenlauf betrieben werden.
(Igus® ist eine eingetragene Marke der IGUS GmbH, Köln)

Bei der Fertigung dieser eher kostengünstigen Elemente werden Spritzgieß-Verfahren angewandt. Mutmaßlich sind damit jedoch einige Nachteile gegeben:

1. Aufgrund der Vielzahl der Werkstoffe müssen bei der Werkzeugauslegung offensichtlich Kompromisse gefunden werden. So muss, trotz unterschiedlicher Verarbeitungstemperaturen und daraus resultierenden Schrumpfraten der Compounds das minimale Spiel in der Anwendung sichergestellt sein. Die Folge sind dann oft größere Spalte, die zu einem eher wackeligen Zusammenspiel der Baugruppe führen können. Hoch präzise Führungen sind deshalb oft nicht möglich.
   
2. Gespritzte Buchsen sind – da Werkzeuggebunden – einer Standardisierung unterworfen. Damit einhergehend sind Sonderabmessungen nicht kurzfristig machbar. Mehrfunktionale Dicht- und Führungselemente sind eher schwierig.
   
3. Musterteile oder Kleinserien von Buchsen mit oder ohne Bund werden gerne aus rundem Halbzeug spanend gefertigt. Der Blend (also die Kunststoffmischung mit Ihren Füllstoffen) ist nun vom Fließverhalten auf dünnwandig Bauteilgeometrien ausgelegt. Vollmaterial hat deshalb grundsätzlich ein anderes Gefüge, weil die eigentlich dafür vorgesehenen Wandstärken bei einem dicken Rohling deutlich überschritten werden. In Folge können Füllstoffanhäufungen, Spannungen und Lunker entstehen, die das Bauteil nicht seriengerecht werden lassen.

» Am Ende kommt der Entwickler mit diesen Einschränkungen an seine Grenzen bei:

• Gleitlager nach Maß
• Hochpräzise Gleitelementen mit geringsten Spaltmaßen
• Kleinserien und Muster von Kunststoffbuchsen
• Multifunktionale Führungs– und Dichtelemente aus Kunststoff

Die Lösung ist ganz einfach…

Es gibt mittlerweile eine Vielzahl von Kunststoffmischungen, die als extrudiertes Vollstäbe zur Verfügung stehen. Dabei sind diese leistungsfähig und preisgünstig. Mit Kenntnis der Anwendung und der Leistungsdaten dieser Compounds lassen sich Bundbuchsen, Führungsringe, Gleitelemente, und viele weitere trockenlaufende Bauteile herstellen. Dabei bemühen sich die Hersteller dieser Hochleistungsthermoplaste, möglichst viele Zulassungen wie z. Bsp. FDA, USP Class VI, KTW, EHEC für Ihre Werkstoffe zu erhalten.  Mittels vorgelagerter Tempervorgänge lassen sich die Spannungen im Rohling abbauen. Auch aufgrund der hohen Festigkeiten der Thermoplaste müssen kaum Kompromisse bezüglich der Toleranz und damit der Spalte eingegangen werden. Damit sind diese Materialien für viele schwierige Anwendungs–fälle in der Lebensmittel-, der Getränketechnologie oder der Medizintechnik geeignet.

Unten aufgeführt einige Beispiel, wie kreative Lösungen aussehen können:

Am Ende sind konstruktiv alle Geometrien möglich, die spangebend hergestellt werden können.

Was meinen Sie dazu? Gefallen Sie Ihnen?

Ihr Stefan Bock