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Kunststoff-Gleitlager - Kunststoff schlägt Metall

Schleifmittel„Robotics sind bei der Schleifanwendung kein Trend, sondern Realität“

Andreas Boxberger, General Sales & Marketing Manager bei 3M

3M hat sich vom Erfinder des wasserfesten Schleifpapiers im Laufe der Jahrzehnte zum Multiproduktanbieter entwickelt. SCOPE sprach mit Andreas Boxberger, General Sales & Marketing Manager bei 3M, über Trends und Perspektiven im Schleifmittelgeschäft. Für die Zukunft sieht er vor allem den Bereich der Automatisierung als wichtiges Einsatzfeld für technisch ausgereifte Präzisionsschleifmittel.

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Kunststoff-GleitlagerKunststoff schlägt Metall

Hochleistungskunststoffe für bewegte Anwendungen sind heute weltweit im Einsatz. So verdrängen beispielsweise Kunststoff-Gleitlager von Igus in industriellen Umgebungen wie Werkzeugmaschinen, Abfüllanlagen oder in Pneumatikzylindern zunehmend ihre metallischen Vorgänger. Denn die schmier- und wartungsfreien Tribo-Polymere gelten als langlebige Alternative, die zudem bis zu 40 Prozent Kosten spart.

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Kunststoff-Gleitlager

Sie trotzen Regen, Salz, extremen Temperaturen, sind resistent gegen Öl und Chemikalien, sind leichter und energieeffizienter als vergleichbare metallische Lösungen und dazu noch güns-tig. Die Rede ist von den sogenannten Motion Plastics des Kunststoffspezialisten Igus. Konstrukteure verbauen weltweit Kunststoff-Gleitlager des Kölner Unternehmens als langlebige und kostengünstige Alternative zu metallischen Gleitlagern. Das liegt an ihren spezifischen Materialeigenschaften sowie ihrer Performance in der Bewegung. Denn 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 Hochleistungskunststoffe für die Bewegung.

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Igus entwickelt und produziert seit über drei Jahrzehnten Polymer-Gleitlager und bietet unter dem Markennamen Iglidur 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 hauseigenen Testlabor – es soll das größte der Branche sein. Auf rund 2.750 Quadratmetern werden jährlich über 135 Billionen Testbewegungen durchgeführt. Das Ergebnis der über 30-jährigen Forschung und Entwicklung ist das laut Unternehmen 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 Millimetern nach DIN ISO3547 vorrätig. Igus liefert ab Stückzahl eins und innerhalb von 24 Stunden. 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 komplizierteste Teile fertigen oder durch Zusätze die Eigenschaften beeinflussen.

Dazu entwickelt Igus in der firmeneigenen Materialentwicklung stetig neue Werkstoffvarianten, 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, welche für die gute Grundverschleißfestigkeit sorgen. Fasern und Füllstoffe stärken die mechanische Belastbarkeit, so dass 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.

Testlabor

Im Gegensatz dazu sind gerollte metallische Lager schichtweise aufgebaut. Die innenliegende 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 stellt dagegen die gesamte Wandstärke des Gleitlagers als Verschleißzone zur Verfügung.

Standards und Spezialisten
Für die Mehrzahl der typischen Gleitlageranwendungen reichen Igus fünf Standard-Werkstoffe. Das am häufigsten eingesetzte Gleitlager ist dabei Iglidur G. Im Jahr 1983 erstmals vorgestellt, ist es mittlerweile weltweit in 650 metrischen Katalogab-messungen von 1,5 bis 195 Millimetern Durchmesser ab Lager lieferbar. Das Argument für die Standardversion ist nach Angaben der Kölner seine hohe Standzeit über fast das gesamte Lastspektrum, und das auf unterschiedlichsten Wellen sowohl rotierend als auch schwenkend, selbst bei unterschiedlichen Umgebungsbedingungen wie Schmutz, Spänen oder Stößen. 

Die jüngste Version der G-Serie ist Iglidur G1. Das „neue G“ soll über deutlich verbesserte Werkstoffeigenschaften verfügen, und das zum nahezu gleichen Preis. So haben die Igus-Entwickler die Verschleißraten bei niedrigen Lasten (bis 5 MPa) nach eigenen Angaben 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.

Tests und Abstimmungen
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-Gleitlager, die auf unterschiedlichsten Wellen – vor allem auch auf kostengünstigen sogenannten weichen Wellen – eingesetzt werden können. Das wird in Köln als ein klarer Vorteil gegenüber vielen anderen Lagertypen gesehen. 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. cs

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