In unserem Lexikon rund um die Gummibearbeitung, Gummimatten und Gummidichtungen erklären wir wichtige Begriffe aus der Praxis.
Gummi ist ein vielseitiges Material, das synthetisch hergestellt wird. Es ist bekannt für seine elastischen Eigenschaften, die es ihm ermöglichen, sich zu dehnen und in seine ursprüngliche Form zurückzukehren.
Natürlicher Gummi, auch Kautschuk genannt, wird hauptsächlich aus dem Latex von Kautschukbäumen gewonnen, insbesondere vom Hevea-Baum (Hevea brasiliensis). Der Prozess umfasst das Anritzen der Rinde des Baumes, um das Latex zu extrahieren, das dann weiterverarbeitet wird, um Gummi herzustellen.
Synthetischer Gummi wird aus petrochemischen Rohstoffen wie Erdöl und Erdgas hergestellt. Es gibt verschiedene Arten von synthetischem Gummi, darunter:
Gummi zeichnet sich durch mehrere Eigenschaften aus:
Gummi hat eine Vielzahl von Anwendungen in verschiedenen Branchen:
Die Verarbeitung von Gummi umfasst mehrere Schritte, darunter:
Die Abriebprüfung nach DIN 53516 ist ein wichtiges Verfahren zur Charakterisierung des Verschleißverhaltens von Elastomeren. Sie bietet eine schnelle, einfache und präzise Methode zur Bewertung der Materialeigenschaften und -gleichmäßigkeit.
Kurzfassung: ACM ist beständig gegen Hitze, Ozon und viele Öle, aber nicht gegen Wasser. EACM ist ähnlich, aber fester und hitzebeständiger, jedoch weniger ölbeständig
Adhäsion
Adhäsion ist die Haftkraft zwischen zwei Materialoberflächen. In der Elastomertechnik beschreibt sie die Verbindungsstärke von zwei Elastomeren oder Einlagematerialien, egal ob vulkanisiert oder nicht.
Alterung von Elastomeren
Kurzfassung:
Elastomere altern durch äußere Einflüsse. Dies führt zur Versprödung und im schlimmsten Fall zum Zerfall. Eine Schutzatmosphäre kann den Alterungsprozess verlangsamen.
Gummiprodukte sind in unserem Alltag allgegenwärtig, von Reifen und Schläuchen bis hin zu Dichtungen und Förderbändern. Doch im Laufe der Zeit können sie durch verschiedene Umwelteinflüsse in ihren Eigenschaften beeinträchtigt werden.
Antiknarzprofile reduzieren oder eliminieren unerwünschte Geräusche wie Knarzen, Quietschen und Scheuern, die häufig bei der Verbindung von Kunststoffbauteilen auftreten. Sie erreichen dies durch:
ASTM
ASTM steht für ASTM International, früher American Society for Testing and Materials.Es handelt sich um eine internationale Normungsorganisation mit Sitz in West Conshohocken, Pennsylvania, USA. Die Organisation entwickelt und veröffentlicht technische Standards für Materialien, Produkte, Systeme und Dienstleistungen auf freiwilliger Basis im Konsensverfahren: https://en.wikipedia.org/wiki/ASTM_International.
Die Normen von ASTM International tragen weltweit dazu bei, die Qualität und Sicherheit von Produkten zu verbessern und den Welthandel zu vereinfachen [indem sie gemeinsame Grundlagen für verschiedene Produkte schaffen]. Insgesamt gibt es über 12.000 ASTM-Normen, die in allen möglichen Bereichen Anwendung finden [vom Bauwesen bis hin zu Medizinprodukten].
Auslegung von statischen O-Ringen
Die Auswahl und Auslegung von statischen O-Ringen ist ein wichtiger Faktor für die zuverlässige Funktion und Dichtheit einer Vielzahl von Anwendungen. In diesem Text werden die wichtigsten Aspekte der O-Ring-Auslegung detailliert beschrieben, um ein umfassendes Verständnis zu vermitteln.
Elastomer Typ: Der Elastomer Typ, aus dem der O-Ring gefertigt wird, ist von entscheidender Bedeutung für die Verträglichkeit mit dem abzudichtenden Medium, die Beständigkeit gegen Druck und Temperatur sowie die mechanischen Eigenschaften.
Druckverformungsrest: Der Druckverformungsrest beschreibt die bleibende Verformung des O-Rings nach einer definierten Kompression unter Druck und Temperatur. Ein geringer Druckverformungsrest ist wünschenswert, um eine dauerhafte Dichtfunktion zu gewährleisten.
Zugfestigkeit, Dehnung, Modul: Die Zugfestigkeit, Dehnung und die Module beschreiben die mechanischen Eigenschaften des Elastomers und sind wichtige Kennwerte für die Qualität und die Widerstandsfähigkeit des O-Rings.
Diese Eigenschaften spielen eine Rolle bei der Beurteilung der Einwirkung von chemischen und thermischen Einflüssen auf den O-Ring und dessen Eignung für die spezifischen Anforderungen der Anwendung.
Weiterreißfestigkeit: Die Weiterreißfestigkeit beschreibt die Widerstandsfähigkeit des O-Rings gegen Rissausbreitung. Eine hohe Weiterreißfestigkeit ist wichtig, um ein Versagen des O-Rings bei mechanischer Beanspruchung zu verhindern.
Volumenänderung: Elastomere können durch Kontakt mit Medien ihr Volumen verändern. Diese Volumenänderung kann als Quellung (Zunahme) oder Schrumpfung (Abnahme) auftreten.
Was ist eine Baugruppe?
Eine Baugruppe ist eine Einheit, die aus mehreren Einzelteilen zusammengesetzt ist. Im Gegensatz zu einem Einzelteil, welches nicht zerstörungsfrei zerlegt werden kann, ist eine Baugruppe in der Regel wieder zerlegbar.
Beispiel:
Ein Kunststoffgehäuse, das aus Ober- und Unterteil sowie einer eingelegten losen Dichtung besteht, kann als Baugruppe betrachtet werden.
Vorteile von Baugruppen:
Die chemische Beständigkeitsliste hilft Konstrukteuren bei der Auswahl des richtigen Elastomers für verschiedene Chemikalien. Sie ist sehr umfangreich, aber nicht vollständig.
Die Beständigkeit wird in vier Kategorien eingeteilt:
Die Volumenquellung ist ein Indikator für die chemische Beständigkeit, aber nicht der einzige Faktor. In dynamischen Anwendungen ist eine Quellung von bis zu 15% akzeptabel.
Höhere Verpressungen führen jedoch zu:
Compound – ein Begriff, der in der Chemie und Materialwissenschaft für die Zusammensetzung einer Mischung steht, vergleichbar mit einem Rezept für ein perfektes Gericht. Doch im Gegensatz zum Kochen ist die Erstellung eines Compounds eine komplexe Aufgabe, die Chemikern und Ingenieuren alles abverlangt.
Die Zutaten Vielfalt:
Stellen Sie sich vor, Sie haben Zugriff auf eine Speisekammer mit 25 verschiedenen Getreidesorten, unzähligen Gewürzen und Ölen sowie über 100 Zutaten für die Haltbarkeit und Verfeinerung. So ähnlich sieht die Auswahl an Bestandteilen für einen Compound aus. Kautschukarten, Füllstoffe, Weichmacher, Alterungsschutzmittel und Vernetzung Chemikalien – die Möglichkeiten scheinen endlos.
Individuelle Anpassung:
Jedes Compound ist einzigartig, denn es wird an die spezifischen Anforderungen des Werkstoffs angepasst. Je nach Einsatzzweck und gewünschten Eigenschaften variieren die Bestandteile und ihre Menge. Mal sind es sieben, mal mehr als zehn Zutaten, die miteinander kombiniert werden, um ein perfektes Material zu schaffen.
Die Kunst der Compoundierung:
Die Erstellung eines Compounds ist mehr als nur das Zusammenmischen von Zutaten. Es ist ein fein abgestimmtes Zusammenspiel von Wissen, Erfahrung und Intuition. Chemiker und Ingenieure müssen die Eigenschaften der einzelnen Bestandteile genau kennen und verstehen, wie sie miteinander interagieren. Nur so lässt sich ein Compound entwickeln, der den hohen Anforderungen der modernen Welt gerecht wird.
Vom Labor in die Anwendung:
Compounds finden sich in allen Lebensbereichen wieder – von Autoreifen über Baumaschinen bis hin zu medizinischen Implantaten. Sie sind die Grundlage für innovative Produkte und tragen zu unserem technologischen Fortschritt bei.
Einblick in die Komplexität:
Die Welt der Compounds ist faszinierend und komplex. Mit diesem Text hoffe ich, Ihnen einen kleinen Einblick in diese Welt gegeben zu haben und die Bedeutung dieser maßgeschneiderten Materialmischungen für unsere moderne Gesellschaft verdeutlicht zu haben.
Compounding
Compounding ist ein komplexer Prozess, der die Herstellung von Gummimischungen mit vielfältigen Eigenschaften ermöglicht. Durch die Auswahl und Dosierung der Rohstoffe lassen sich maßgeschneiderte Lösungen für unterschiedliche Anwendungen realisieren.
Beispiel:
CR
Chloropren-Kautschuk (CR) ist ideal für Anwendungen, die hohe Ozon-, Witterungs-, Alterungs- und Salzwasserbeständigkeit erfordern. Spezielle Schutzmittel in der Gummimischung gewährleisten diese Eigenschaften. CR ist mäßig ölbeständig, aber gut geeignet für den Einsatz mit Kältemitteln wie Ammoniak oder Alkohol.
CR überzeugt mit guten mechanischen Eigenschaften und ist selbstverlöschend aufgrund seines hohen Chlorgehalts. Das bedeutet, dass es in der Flamme brennt, aber nach Entfernen der Flamme erlischt.
Der Einsatzbereich liegt zwischen -40°C und +100°C. CR findet häufig Verwendung als Werkstoff für Dichtungen und O-Ringe, wenn Kältemittel im Spiel sind oder hohe Alterungsbeständigkeit gefordert ist. Auch in Bereichen mit Brandgefahr wird CR aufgrund seiner Flammwidrigkeit gerne eingesetzt.
CSM
CSM ist ein unvernetztes, weichmacherfreies Polyethylen mit guter Alterungs- und Chemikalienbeständigkeit.
Es ist in verschiedenen Varianten erhältlich, die durch Chlor- oder Schwefelgruppen modifiziert werden. Die genauen Eigenschaften sind daher materialabhängig und können den technischen Datenblättern entnommen werden.
CSM ist einsetzbar in einem Temperaturbereich von -30 bis +120°C und findet Anwendung in Kabelummantelungen, säurebeständigen Schläuchen, Behälterauskleidungen, Dichtungen und Membranen.
Cured-In-Place-Gasket (CIPG)
Vor der Vulkanisation:
Die Dichtmasse wird in flüssigem oder pastösen Zustand auf das zu dichtende Bauteil aufgebracht. Roboter oder Koordinatentische gewährleisten präzise Raupe Applikation.
Vulkanisation:
In einem Trockenschrank oder IR-Kanal härtet die Dichtmasse aus. Ein Tempern ist meist nicht notwendig.
Sichere Haftung:
Die Dichtung verbindet sich fest mit dem Bauteil und ist verliersicher.
Werkstoffe:
Deformation
Produkte können durch verschiedene Einflüsse ihre Form verändern. Zwei wichtige Arten der Umformung sind:
Die Umformung von Produkten ist ein wichtiger Prozess in vielen Bereichen der Industrie und des Alltags.
Durch die gezielte Anwendung von Zug- und Druckkräften können Materialien in die gewünschte Form gebracht werden.
Die Unterscheidung zwischen elastischer und plastischer Deformation ist dabei wichtig, um die Eigenschaften des Materials und die Auswirkungen der Umformung zu verstehen.
Anwendung:
Die Umformung von Produkten findet in vielen Bereichen Anwendung, z. B.:
Die Dehnbarkeit von Gummi ist eine wichtige Eigenschaft, die bei der Materialprüfung berücksichtigt wird. Sie beschreibt, wie viel sich ein Gummiband unter Belastung verformen kann, bevor es reißt.
Messung der Dehnung:
Dehnungsarten:
Bruchdehnung:
Die Bruchdehnung ist ein spezielles Maß für die Dehnbarkeit. Sie gibt an, wie viel sich ein Gummiband maximal dehnen kann, bevor es zerreißt. Die Bruchdehnung wird ebenfalls in Prozent angegeben.
Was ist Druckbeständigkeit?
Die Druckbeständigkeit beschreibt die Fähigkeit eines Materials, hohen Drücken standzuhalten, ohne zu verformen oder zu versagen.
Warum ist Gummi besonders druckbeständig?
Naturkautschuk, der Hauptbestandteil von Gummi, hat eine extrem geringe räumliche Verdichtbarkeit. Das bedeutet, dass es sich unter Druck nur sehr wenig komprimieren lässt. Wenn eine Kraft auf Gummi ausgeübt wird, kann dieser nach allen Seiten ausweichen und so die Energie des Drucks aufnehmen.
Wie nutzt man die Druckbeständigkeit von Gummi?
Genau diese Eigenschaft macht Gummi ideal für Anwendungen, in denen hohe Drücke absorbiert werden müssen, z. B.:
Verformung unter Druck – Wie Elastomere ihre Form zurückgewinnen
Dieser Test untersucht, wie gut ein Elastomer (z.B. ein Dichtungsmaterial) nach einer Kompression zu seiner ursprünglichen Form zurückkehrt. Dazu wird ein standardisierter Prüfkörper des Elastomers für eine bestimmte Zeitspanne unter Druck gesetzt.
Härtetest unter realen Bedingungen
Oftmals wird der Test bei erhöhten Temperaturen durchgeführt, um das Verhalten von Dichtungen im Einsatz zu simulieren. So lässt sich die Rückstellkraft des Materials unter realen Bedingungen besser vorhersagen.
Ergebnisse und Bedeutung
Der Druckverformungsrest gibt Aufschluss darüber, wie viel Prozent der Verformung nach der Entlastung dauerhaft bleibt. Ein hoher Wert deutet darauf hin, dass das Material sich nicht vollständig zurückbildet und somit unter Druck seine Form verändert.
Elastomer-Qualität auf dem Prüfstand
Die Druckverformungsprüfung ist ein wichtiger Bestandteil der Qualitätskontrolle bei der Herstellung von Elastomeren. Sie hilft dabei, die Materialeigenschaften zu beurteilen und sicherzustellen, dass die Dichtungen den Anforderungen im späteren Einsatz gerecht werden.
Druckverformungsrest
Der Druckverformungsrest (DVR) misst, wie viel ein Elastomer nach langer Kompression nicht in seine ursprüngliche Form zurückkehrt.
So funktioniert’s:
DVR-Prüfung:
Andere Bezeichnung: Compression-Set
DVR-Wert:
Anwendungsbereiche:
Fazit:
Der Druckverformungsrest ist ein wichtiges Qualitätskriterium für Elastomere, um ihre Langzeitstabilität unter Druck zu beurteilen.
Der Druckversuch ist ein unverzichtbares Werkzeug in der Materialwissenschaft. Mit ihm lässt sich präzise bestimmen, wie verschiedene Werkstoffe unter Druckbelastung reagieren. So wird die Entwicklung von sicheren und effizienten Bauteilen und Strukturen ermöglicht.
Tiefer Einblick in Materialeigenschaften:
Im Fokus des Druckversuchs stehen die mechanischen Eigenschaften von Werkstoffen unter homogener, einachsiger Druckspannung. Durch die gezielte Stauchung einer zylindrischen Probe mit definiertem Querschnitt werden wertvolle Daten gewonnen, die Aufschluss geben über:
Präzise Messung und anschauliche Darstellung:
Während der Stauchung der Probe wird die Druckkraft kontinuierlich gemessen. Diese Daten werden in einer Druckkraft-Stauchungskurve visualisiert. Diese Kurve dient als „Fingerabdruck“ des Materialverhaltens unter Druck und ermöglicht eine tiefgreifende Analyse seiner Eigenschaften.
Elastizität beschreibt die bemerkenswerte Eigenschaft eines Materials, nach einer Verformung durch Krafteinwirkung wieder in seine ursprüngliche Form zurückzukehren.
Zwei Haupttypen der Elastizität:
Elastomere sind eine Gruppe von Kunststoffen, die sich durch ihre Elastizität und Flexibilität auszeichnen. Sie sind weich bis hart und können bei Kälte glashart gefrieren, während sie sich bei Wärmeeinwirkung wieder elastisch verformen lassen. Nach einer Druckbelastung kehren Elastomere nahezu in ihre ursprüngliche Form zurück.
Verschiedene Arten von Elastomeren:
Es gibt verschiedene Arten von Elastomeren, die sich in ihren Eigenschaften und Einsatzgebieten unterscheiden. Zu den gebräuchlichsten Elastomeren zählen:
Formteile, O-Ringe und Dichtungen aus Elastomeren spielen in zahlreichen Bereichen eine wichtige Rolle. Um Ausfälle, Fehler und Risiken zu minimieren, ist ein gleichbleibend hoher Qualitätsstandard unerlässlich.
Die Grundlage dafür bildet eine permanente, strenge Mischung Kontrolle. Rohstoffe, Kautschukmischungen und Vulkanisate werden auf verschiedene Weise geprüft, um sicherzustellen, dass sie den hohen Anforderungen entsprechen.
Exakt definierte Prüfmethoden und Prüfkörper sind maßgeblich für vergleichbare Untersuchungsergebnisse. In Deutschland dienen die DIN-Vorschriften als Richtmaß. Ersatzweise können auch die amerikanischen ASTM-Normen angewendet werden.
Verschiedene Charakteristika von Elastomeren werden durch wichtige Prüfverfahren ermittelt. Diese Prüfungen werden – sofern nicht anders angegeben – bei Raumtemperatur durchgeführt.
Elastomere sind Kunststoffe, die sich durch ihre Dehnbarkeit und Elastizität auszeichnen. Um ihre Eigenschaften über einen langen Zeitraum zu erhalten, ist eine sachgemäße Lagerung wichtig.
Einflussfaktoren auf die Lagerung
Die wichtigsten Einflussfaktoren auf die Lagerung von Elastomeren sind:
Kontinuierliche Mischungskontrolle ist der Schlüssel zu gleichbleibend hohen Qualitätsstandards bei Elastomeren. Um diese zu gewährleisten, werden Rohstoffe, Kautschukmischungen und Vulkanisate gründlich geprüft.
Vergleichbare und zuverlässige Ergebnisse werden durch die Verwendung von exakt definierten Prüfmethoden und Prüfkörpern erzielt. In Deutschland sind die DIN-Vorschriften bindend, alternativ können die amerikanischen ASTM-Normen herangezogen werden.
Wichtige Prüfverfahren:
Elastomerprüfungen liefern wichtige Informationen über die Materialeigenschaften und Verarbeitungsparameter. Sie sind somit ein unverzichtbares Werkzeug zur Qualitätssicherung und Optimierung von Elastomerprodukten.
EPDM steht für Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk und ist ein synthetischer Kautschuk mit hervorragenden Eigenschaften:
Epichlor-Hydrin-Kautschuk
Epichlor-Hydrin-Kautschuk, kurz ECO, vereint die Vorteile von NBR-Kautschuk in puncto Mineralölbeständigkeit und geringem Druckverformungsrest mit einer gleichzeitig hohen Witterungs- und Ozonbeständigkeit.
ECO ist allerdings in der Verarbeitung etwas aufwendiger, da die Vulkanisationszeiten relativ lang sind und meist ein Nachtempern der vulkanisierten Teile erforderlich ist.
Der Einsatzbereich von ECO liegt temperaturmäßig zwischen -40°C und +120°C.
Typische Anwendungen für ECO sind Dichtungen, Membranen, Schläuche und Walzenbezüge. Diese kommen immer dann zum Einsatz, wenn sowohl eine gute Beständigkeit gegen Mineralöle als auch gegen Witterungseinflüsse und Ozon gefordert ist.
Stellen Sie sich vor, Sie biegen einen Draht immer wieder an derselben Stelle hin und her. Irgendwann, ganz plötzlich, bricht er. Was passiert ist, ist Materialermüdung.
Was ist Materialermüdung?
Einfach gesagt, ist es der Verschleiß eines Materials durch ständige Belastung. Selbst wenn die Belastung eigentlich zu gering ist, um das Material zu zerstören, kann sie über die Zeit zu Rissen und schließlich zum Versagen führen.
Warum ist Materialermüdung so gefährlich?
Sie ist tückisch, weil sie schleichend voranschreitet. Oftmals gibt es keine vorherigen Anzeichen, bis es zu spät ist.
Wo tritt Materialermüdung auf?
Überall, wo Materialien ständig belastet werden. Beispiele sind:
Extruder
Ein Extruder ist ein massives Gerät, das in der Industrie eingesetzt wird, um verschiedene Materialien, wie Kunststoffe, Gummi und Lebensmittel, zu verarbeiten. Das Funktionsprinzip ist simpel, aber effektiv: In einem beheizbaren Metallzylinder befindet sich eine Förderschnecke, die kontinuierlich rotiert.
Diese Schnecke nimmt das Material am Eingang des Zylinders auf, welches in kaltem und zähem Zustand vorliegt. Durch die Rotation der Schnecke und die hohe Temperatur im Zylinder wird das Material erhitzt und gleichzeitig homogenisiert.
Am Ende des Zylinders befindet sich eine formgebende Öffnung, auch Spritzscheibe genannt. Durch diese Öffnung wird das Material unter hohem Druck extrudiert, also herausgepresst. Je nach Form der Spritzscheibe entsteht so ein Profil, ein Schlauch oder ein anderes Produkt.
Der Extruder ist ein vielseitiges Werkzeug, das in zahlreichen Industriezweigen Anwendung findet. So werden zum Beispiel Rohre, Fensterrahmen, Folien, Schläuche und Reifen mit Hilfe von Extrudern hergestellt. Auch in der Lebensmittelindustrie kommen Extruder zum Einsatz, um beispielsweise Teigwaren, Nudeln und Cerealien zu produzieren.
Der große Vorteil der Extrusion liegt in der kontinuierlichen Verarbeitung, die eine hohe Produktivität ermöglicht. Durch die präzise Steuerung der Prozessparameter können Produkte mit genau definierten Eigenschaften hergestellt werden.
FFKM
FFKM, auch bekannt als Krevolast, ist ein Hochleistungselastomer mit ausgezeichneten chemischen Eigenschaften. Es ähnelt in seiner Beständigkeit PTFE und vereint diese mit den elastischen Eigenschaften von FPM.
Besondere Eigenschaften:
FFKM ist ein hochwertiger Werkstoff für anspruchsvolle Anwendungen. Seine hervorragende chemische und thermische Beständigkeit macht ihn zu einem unverzichtbaren Material in der Chemie- und Arzneimittelindustrie.
Flachdichtung
Flachdichtungen sind unverzichtbare Elemente im Apparate- und Rohrleitungsbau. Sie dienen als statische Dichtungen, um zuverlässige Medien abzudichten und Leckagen zu vermeiden.
Vielfalt in Form und Material:
Die Eigenschaften von Flachdichtungen variieren je nach Anwendungsbereich. Sowohl die Form als auch das Material werden an die spezifischen Anforderungen angepasst. So kommen beispielsweise unterschiedliche Werkstoffe wie Gummi, Kunststoff, Kork oder Metall zum Einsatz.
Kostengünstig und flexibel:
Aufgrund ihrer einfachen Form sind Flachdichtungen besonders preiswert in der Herstellung. Sie werden häufig als Stanzteile produziert oder mit modernsten Verfahren wie dem Wasserstrahlschneiden gefertigt.
Ein Klassiker: die Unterlegscheibe
Eine besonders verbreitete Form der Flachdichtung ist die Unterlegscheibe. Sie findet Anwendung in Schraubverbindungen, um die Auflagefläche zu vergrößern und gleichzeitig eine Abdichtung zu gewährleisten.
Formed-In-Place-Foamed-Gaskets (FIPFG)
Formed-In-Place-Foamed-Gaskets (FIPFG) ist ein Verfahren zur Herstellung von kompressiblen Dichtungen auf Bauteilen. Dabei wird eine Dichtungsraupe auf das Bauteil aufgetragen und anschließend vulkanisiert. Die Dichtung haftet dann fest auf dem Substrat und kann nach der Vulkanisation verbaut werden. Die Dichtigkeit wird durch teilweise Verpressung der Dichtung erreicht.
Werkstoffe: Für FIPFG werden hauptsächlich Silikon- und PU-Schäume verwendet.
Vorgehensweise:
Vorteile:
Nachteile:
Formed-In-Place-Gasket (FIPG) ist eine innovative Dichtungstechnologie, bei der die Dichtmasse vor dem Verbau und der Vulkanisation direkt auf die abzudichtenden Bauteile aufgetragen wird. Durch diese Methode entfällt die Notwendigkeit einer separaten Dichtung, was zu einer Rationalisierung der Lagerhaltung und der Fertigungsprozesse führt.
Die Dichtmasse wird in flüssiger oder pastöser Form, meist aus RTV-1 oder selbsthaftendem RTV-2 Silikon, aufgebracht. Roboter oder Koordinatentische sorgen für eine präzise Dosierung und optimale Verteilung. Nach dem Zusammenfügen der Bauteile härtet die Dichtmasse unter dem Einfluss der Luftfeuchtigkeit aus und bildet eine zuverlässige, druckdichte Verbindung.
Vorteile der FIPG-Technologie:
Nachteile der FIPG-Technologie:
Einsatzmöglichkeiten:
Die FIPG-Technologie findet in einer Vielzahl von Anwendungen Anwendung, unter anderem in der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrttechnik, der Elektronikindustrie und der Maschinenbauindustrie. Typische Einsatzbereiche sind:
Die FIPG-Technologie bietet zahlreiche Vorteile gegenüber herkömmlichen Dichtungstechnologien und ist daher eine zukunftsweisende Lösung für die Abdichtung von Bauteilen in verschiedensten Anwendungsbereichen.
Formteile sind die Bausteine unzähliger Produkte und finden in allen erdenklichen Bereichen Anwendung. Ob in der Automobilindustrie, im Maschinenbau, der Elektronik oder der Medizin – Formteile aus Gummi, Kunststoff oder TPE erfüllen vielfältige Aufgaben und zeichnen sich durch ihre präzise Formgebung und Funktion aus.
Hergestellt werden diese Teile in eigens dafür konzipierten Produktionswerkzeugen, die den gewünschten Formen und Dimensionen genau entsprechen. Um die hohen Kosten für die Serienwerkzeuge zu minimieren, empfiehlt es sich, zunächst Prototypen im 3D-Druckverfahren zu erstellen. So lassen sich die Montierbarkeit, Passgenauigkeit und Funktionsweise der Formteile schnell und kostengünstig testen und optimieren.
Die Vorteile von Formteilen liegen auf der Hand:
Ob als einfaches Gehäuse oder komplexes Bauteil mit integrierten Funktionen – Formteile bieten eine optimale Lösung für die unterschiedlichsten Anforderungen.
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Fluorkautschuk, auch bekannt als Viton®, FPM oder FKM, ist ein Werkstoff mit exzellenten Eigenschaften. Seine hohe Temperaturbeständigkeit, Ozon- und Witterungsresistenz sowie seine Beständigkeit gegen Chemikalien machen ihn zu einem vielseitigen Material für verschiedenste Anwendungen.
FPM ist beständig gegen:
FPM ist auch bei Wasser und Wasserdampf beständig, allerdings liegt die obere Temperaturgrenze in diesem Fall bei ca. +60°C. Durch seine geringe Gasdurchlässigkeit ist FPM zudem für Hochvakuum geeignet.
Neben Kautschuk sind Füllstoffe die wichtigsten Bestandteile einer Gummimischung (Compound). Sie beeinflussen sowohl die Verarbeitung als auch die Eigenschaften des Endprodukts. Zu den Füllstoffen zählen Ruße, Kieselsäuren und mineralische Stoffe wie Talkum, Kaolin und Kreide.
Füllstoffe verbessern die Verarbeitbarkeit der Gummimischung und beeinflussen die Härte, Zugfestigkeit, Reißdehnung, Abriebfestigkeit und Elastizität des Gummis. Je nach Füllstoffart und Menge können die Eigenschaften des Endprodukts stark variieren.
Härte: Füllstoffe erhöhen die Härte des Gummis. Je mehr Füllstoff verwendet wird, desto härter wird das Gummi.
Zugfestigkeit: Füllstoffe können die Zugfestigkeit des Gummis erhöhen oder verringern. Dies hängt von der Art und Menge des Füllstoffs ab.
Reißdehnung: Füllstoffe verringern in der Regel die Reißdehnung des Gummis.
Abriebfestigkeit: Füllstoffe können die Abriebfestigkeit des Gummis erhöhen.
Elastizität: Füllstoffe verringern die Elastizität des Gummis.
Elektrische Leitfähigkeit: Bestimmte Rußtypen können die elektrische Leitfähigkeit des Gummis erhöhen.
Füllstoffe sind somit wichtige Bestandteile von Gummimischungen, die gezielt eingesetzt werden können, um die gewünschten Eigenschaften des Endprodukts zu erzielen.
H-NBR
H-NBR, oder hydrierter Acrylnitril-Butadien-Kautschuk, ist ein vielseitiger Werkstoff mit hervorragenden Eigenschaften.
H-NBR zeichnet sich durch seine verbesserte Temperaturbeständigkeit im Vergleich zu NBR aus und bietet gleichzeitig gute mechanische Eigenschaften.
Der Werkstoff ist beständig gegen:
H-NBR eignet sich zudem für den Einsatz mit:
Weitere Vorteile von H-NBR:
Anwendungsgebiete:
H-NBR ist aufgrund seiner Vielseitigkeit und hervorragenden Eigenschaften ein wichtiger Werkstoff in zahlreichen Bereichen der Industrie.
Gummi ist ein vielseitiges Material, das in zahlreichen Anwendungen zum Einsatz kommt. Doch wie alle Materialien altert auch Gummi unter dem Einfluss von Umwelteinflüssen, Sonnenlicht, Wärme, Sauerstoff, Ozon und Feuchtigkeit sind die wichtigsten Faktoren, die das Material verändern und zu Rissbildung oder Versprödung führen können.
Sind solche Materialschäden erst einmal aufgetreten, lassen sie sich nicht mehr beheben. Um die Hitzebeständigkeit von Gummi zu testen und Aussagen über seine Lebensdauer treffen zu können, wird daher die sogenannte Heißluftalterung nach DIN 53508 durchgeführt.
Wie funktioniert der Heißluftalterungstest?
Bei diesem Verfahren wird das Prüfobjekt in einem Wärmeschrank gelagert und dort einer definierten Temperatur über einen bestimmten Zeitraum ausgesetzt. Durch die Wärmeeinwirkung wird der Alterungsprozess des Gummis beschleunigt.
Welche Materialeigenschaften werden untersucht?
Vor und nach der Lagerung im Wärmeschrank werden verschiedene Materialeigenschaften des Gummis untersucht. Dazu gehören beispielsweise die Härte, die Zugfestigkeit und die Bruchdehnung.
Was lässt sich aus den Ergebnissen ableiten?
Ein Vergleich der Materialeigenschaften vor und nach der Heißluftalterung ermöglicht es, Rückschlüsse auf die Hitzebeständigkeit des Gummis zu ziehen. Je geringer die Veränderungen der Materialeigenschaften sind, desto höher ist die Hitzebeständigkeit des Gummis.
Die Härte eines Elastomers beschreibt seinen Widerstand gegen das Eindringen eines anderen Körpers. In Europa kommen zwei Verfahren zur Messung zum Einsatz: Shore A nach DIN 53505 und IRHD (International Rubber Hardness Degrees) nach DIN 53519 Blatt 2.
Härtemessung mit Shore A:
Das übliche Verfahren nutzt ein Shore A-Standgerät, welches eine Kegelstumpfnadel durch Federkraft in die Gummi-Oberfläche drückt. Je tiefer die Nadel eindringt, desto weicher ist der Gummi und desto geringer der Zeigerausschlag auf der Skala von 0 bis 100 Shore A.
Dieses Verfahren eignet sich für Normkörper und Fertigteile mit passenden Geometrien und Wanddicken im Bereich von 10-90 Shore A. Bei dünnwandigen Teilen oder gekrümmten Oberflächen (z.B. O-Ringen) ist die Messung mit einem IRHD-Standgerät genauer.
Härtemessung mit Shore D:
Für härtere Mischungen und Hartgummi kommt Shore D zum Einsatz. Dieses Verfahren verwendet eine spitzere Nadel und eine stärkere Feder, um den höheren Widerstand des Materials zu messen.
Die Härteprüfung von Kunststoffen ist ein wichtiges Verfahren zur Bestimmung der mechanischen Eigenschaften und der Qualität dieser Materialien. Im Gegensatz zu Metallen, bei denen Härteprüfungen zerstörerisch sein können, kommen bei Kunststoffen zerstörungsfreie Eindringhärteprüfungen zum Einsatz.
Bei dieser Methode wird ein federverstärkter Stift in das Material gedrückt und die Eindringtiefe präzise gemessen. Anhand dieses Wertes lässt sich die Härte des Kunststoffs anhand genormter Skalen bestimmen.
Ein großer Vorteil dieser Prüfmethode ist ihre Mobilität. Da mit handlichen Geräten gearbeitet wird, können auch Bauteile direkt vor Ort auf ihre Härte geprüft werden. Dies ermöglicht eine schnelle und effiziente Qualitätskontrolle, ohne dass die Bauteile demontiert oder in ein Prüflabor transportiert werden müssen.
Die zerstörungsfreie Härteprüfung von Kunststoffen bietet somit eine Reihe von Vorteilen:
Die Härteprüfung von Kunststoffen ist ein wichtiges Werkzeug für die Qualitätssicherung und -kontrolle in der Kunststoffindustrie. Die zerstörungsfreie und mobile Methode ermöglicht eine schnelle und effiziente Prüfung von Bauteilen und Prototypen, ohne dass diese beschädigt werden.
Butylkautschuk, auch bekannt als IIR (Isobutylen-Isopren-Kautschuk), ist ein synthetischer Kautschuk, der von verschiedenen Herstellern in unterschiedlichen Varianten produziert wird. Der Isoprene Gehalt, der für die Vulkanisation des Materials notwendig ist, variiert dabei je nach Typ.
Butylkautschuk zeichnet sich durch eine Reihe von Vorteilen aus. Dazu gehört seine geringe Gasdurchlässigkeit, die ihn ideal für Anwendungen macht, bei denen Luft, Wasserdampf oder andere Gase zurückgehalten werden müssen.
Zudem bietet Butylkautschuk ein hervorragendes elektrisches Isoliervermögen und ist beständig gegen Sauerstoff, Ozon und viele Chemikalien.
Der Einsatzbereich von Butylkautschuk liegt temperaturmäßig zwischen -40°C und +130°C.
Typische Anwendungsgebiete sind:
Mit einem Kalander, einem System aus mehreren übereinander angeordneten Walzen aus poliertem Stahl, lassen sich Gummibahnen mit höchster Präzision herstellen. Der Abstand der Walzen zueinander bestimmt dabei die Dicke der Bahnen.
Erweiterung:
Die Walzen des Kalanders können beheizt werden, um die Verarbeitung von Materialien wie Gummi oder Kunststoff zu erleichtern. Durch die präzise Steuerung der Walzentemperatur und des Abstands zwischen den Walzen kann die Dicke der Bahnen genauestens definiert werden.
Kalander werden in verschiedenen Industriezweigen eingesetzt, unter anderem in der Automobilindustrie, der Textilindustrie und der Lebensmittelindustrie.
Kautschuk ist das Herzstück jeder Gummimischung und prägt die elementaren Eigenschaften des elastomeren Werkstoffs. Seine Widerstandsfähigkeit gegenüber Kraftstoffen, Ölen, Hitze und Kälte, Witterungseinflüssen, Ozon und Sauerstoff sowie Chemikalien und Lösemitteln zeichnet ihn aus.
Ein weiterer großer Vorteil von Kautschuk ist seine Viskoelastizität. Diese Eigenschaft bedeutet, dass er sich nach einer Verformung nicht vollständig in seine ursprüngliche Form zurückverwandelt. Dies verleiht ihm die typische Gummielastizität, die für unzählige Anwendungen unverzichtbar ist.
Beim Kiss-Cut-Verfahren wird das Material, beispielsweise ein Gummiartikel, auf einer Trägerfolie mithilfe eines Stanzwerkzeugs bearbeitet.
Der Clou dabei: Das Stanzwerkzeug schneidet nicht vollständig durch die Trägerfolie, sondern ritzt sie nur an. So lässt sich der gestanzte Artikel später leicht von der Folie ablösen, ohne dass dabei Rückstände oder Beschädigungen entstehen.
Das Verfahren bietet mehrere Vorteile:
Typische Anwendungsbereiche für das Kiss-Cut-Verfahren sind:
Das Kiss-Cut-Verfahren ist ein flexibles und effizientes Verfahren für die Stanzung von Materialien unterschiedlichster Art. Es ermöglicht eine schnelle und präzise Weiterverarbeitung und sorgt für saubere Ergebnisse.
Korrosive Unterwanderung von Dichtsystemen
Dichtsysteme in verschiedensten Anwendungen müssen vielfältigen Belastungen standhalten. Eine besondere Herausforderung stellt die Korrosion dar. Wenn Elektrolyte, wie zum Beispiel Salzwasser, durch einen Spalt in das Dichtsystem eindringen, können sie metallische Oberflächen angreifen, die für Rost anfällig sind.
Rostbildung und Druckaufbau:
Die Bildung von Rost führt zu einem Volumenwachstum des angegriffenen Metalls. Dadurch entsteht Druck am Rand der Dichtung, der diese zunehmend anhebt. Durch die Kapillarwirkung des Spaltes werden weitere Elektrolyte in das System gezogen, was den Korrosionsprozess beschleunigt und die Dichtwirkung der Dichtung weiter schwächt.
Verhinderung der korrosiven Unterwanderung:
Um die korrosive Unterwanderung von Dichtsystemen zu verhindern, können verschiedene konstruktive Maßnahmen ergriffen werden:
Die Kältebeständigkeit eines Elastomers beschreibt, wie gut es bei Minusgraden seine Eigenschaften behält. Konkret geht es darum, wie elastisch es bleibt, wenn es bei Temperaturen zwischen -20°C und -80°C gebogen, verdreht oder zusammengedrückt wird.
Materialien verändern sich bei Kälte oft in ihren Eigenschaften. So kann ein Material bei tiefen Temperaturen spröde werden und brechen, obwohl es bei normaler Temperatur stabil ist. Umso wichtiger ist es, dass Elastomere, die in kalten Umgebungen eingesetzt werden, eine ausreichende Kältebeständigkeit besitzen.
Die Kältebeständigkeit eines Elastomers ist in der Regel in den technischen Datenblättern des Herstellers angegeben. Bei der Auswahl eines Elastomers für eine bestimmte Anwendung muss daher die zu erwartende Umgebungstemperatur berücksichtigt werden.
Was sind LABS?
Lackbenetzungsstörende Substanzen (LABS) sind Bestandteile von Gummi, die auf der Oberfläche von zu lackierenden Bauteilen Fehler verursachen können. Diese Fehler zeigen sich in Form von Kratern und beeinträchtigen die Qualität der Lackierung. Zu den typischen LABS gehören Silikon, bestimmte Wachse, Öle, FCKWs und Tenside.
Warum sind LABS problematisch?
Die Einführung von lösemittelfreien Lacksystemen auf Wasserbasis hat die Problematik von LABS in der Automobilindustrie verschärft. Diese Lacke sind empfindlicher gegenüber Verunreinigungen und neigen daher stärker zur Kraterbildung.
Wie werden LABS-freie Produkte geprüft?
Um die Eignung von Gummiprodukten für die Lackierung sicherzustellen, werden sie nach Prüfvorschriften wie der VW-Prüfvorschrift PV 3.10.7 auf LABS-Freiheit geprüft. Bei dieser Prüfung werden die zu prüfenden Bauteile mit einem Lösemittelgemisch benetzt und auf einer Testunterlage abgerieben. Nach dem Verdunsten des Lösemittels wird die Testunterlage mit Lack besprüht. Ist die lackierte Oberfläche frei von Kratern, gilt das Bauteil als LABS-frei.
Welche Folgen hat die Verwendung von LABS-haltigen Produkten?
Die Verwendung von LABS-haltigen Produkten kann zu erheblichen Qualitätsmängeln bei der Lackierung führen. Dazu gehören:
Wie kann die Verwendung von LABS vermieden werden?
Um die Verwendung von LABS zu vermeiden, sollten nur LABS-freie Produkte für die Lackierung verwendet werden. Dies ist besonders wichtig bei der Verarbeitung von lösemittelfreien Lacksystemen.
Flüssigsilikon, auch bekannt als LSR (Liquid Silicone Rubber), ist in seinen Eigenschaften den Silikonkautschuken sehr ähnlich. Beide bieten eine hohe Temperaturbeständigkeit, hervorragende Kälteflexibilität, ein ausgezeichnetes Alterungsverhalten und elektrische Isoliereigenschaften.
Flüssigsilikone zeichnen sich jedoch durch eine verbesserte Weiterreißfestigkeit und höhere Reißdehnung im Vergleich zu HTV-Silikonen (High Temperature Vulcanized) aus.
Im Gegensatz zu HTV-Silikonen, die peroxidisch vernetzt werden, ist Flüssigsilikon ein Zwei-Komponenten-Werkstoff (A+B).
Diese werden im Verhältnis 1:1 direkt in das Spritzaggregat gemischt und in das heiße Werkzeug eingespritzt. Die Verarbeitung von LSR kann mit niedrigen Einspritzdrücken erfolgen und zeichnet sich durch kurze Vulkanisationszeiten aus.
Obwohl Flüssigsilikone deutlich teurer pro Kilogramm sind als andere Silikonkautschuke, gleichen die kurzen Vulkanisationszeiten und die Möglichkeit, mit niedrigen Einspritzdrücken zu arbeiten, diese Kosten in der Regel aus.
Flüssigsilikon kann in einem Temperaturbereich von -55°C bis +210°C eingesetzt werden. Die Anwendungsgebiete für LSR-Formteile sind ähnlich denen von Fest-Silikon-Kautschuk.
Speziell hochtransparente LSR-Siliconkautschuke eignen sich aufgrund ihrer hervorragenden Eigenschaften auch für optische Anwendungen, wie zum Beispiel Kontaktlinsen.
MFQ, auch bekannt als Fluor-Silikon-Kautschuk, ist ein Werkstoff, der die Vorteile von Silikon-Kautschuk mit denen von Fluorkautschuk vereint.
Er zeichnet sich durch ähnliche mechanische und physikalische Eigenschaften wie Silikon Kautschuk (MVQ) aus, ist aber gleichzeitig deutlich beständiger gegenüber aggressiven Medien wie aromatischen Mineralölen, Kraftstoffen und Kohlenwasserstoffen.
MFQ ist daher ideal für Anwendungen in extremen Temperaturbereichen von -55 bis +180°C. Er findet bevorzugt in Erdgasanlagen und Fördereinrichtungen für Erdgas sowie in der Luft- und Raumfahrt Verwendung.
Zu den wichtigsten Eigenschaften von MFQ gehören:
Moosgummi, basierend auf Natur- oder synthetischem Kautschuk, zeichnet sich durch eine besondere Struktur aus. Das Material ist überwiegend offenporig, mit einer dichten und geschlossenen Außenhaut.
Diese Eigenschaft bietet Profilen aus Moosgummi hervorragenden Schutz vor äußeren Einflüssen. Jedoch besteht bei der Beschädigung der Oberfläche die Gefahr, dass sich die Dichtung aufgrund der offenen Zellstruktur des Materials mit Wasser vollsaugt.
Erklärung der Eigenschaften:
Moulded-In-Place-Gasket (MIPG)
MIPG steht für „Moulded-In-Place-Gasket“ und beschreibt eine innovative Dichtungstechnik, bei der die Dichtung direkt im Spritzgussverfahren auf das zu dichtende Bauteil aufgebracht wird.
Durch Einlegen des Bauteils in das Spritzgießwerkzeug kann der Dichtung eine definierte Geometrie vorgegeben werden. Die Vulkanisation, also die Vernetzung des Dichtungsmaterials, erfolgt direkt im Werkzeug.
So entsteht ein fester Verbund zwischen Dichtung und Substrat, welches aus Metall oder Kunststoff bestehen kann.
Funktionsweise und Vorteile:
Die Dichtigkeit der MIPG-Verbindung wird durch teilweise Verpressung des Dichtungsmaterials erzielt. Durch die direkte Verbindung mit dem Substrat ist die Dichtung verliersicher und bietet eine hohe technische Zuverlässigkeit.
MIPG bietet mehrere Vorteile gegenüber herkömmlichen Dichtungstechniken:
Materialien und Einsatzmöglichkeiten:
Für MIPG-Dichtungen kommen verschiedene Materialien zum Einsatz, z.B. hochtemperatur vernetzende HTV-Siliconkautschuke, Flüssig-Siliconkautschuke und andere Elastomere. Die Auswahl des Materials hängt von den spezifischen Anforderungen der Anwendung ab.
MIPG-Dichtungen finden in einer Vielzahl von Anwendungen Anwendung, z.B.:
Silikon-Kautschuk, auch bekannt als MVQ oder VMQ, zeichnet sich durch seine hervorragende Beständigkeit gegenüber hohen und niedrigen Temperaturen, Witterungseinflüssen und Chemikalien aus.
Darüber hinaus verfügt es über physiologische Eigenschaften, die es für den Einsatz in der Lebensmittelindustrie und Medizintechnik prädestinieren.
Hervorragende Temperatureigenschaften:
Silikon behält seine mechanischen Eigenschaften über einen breiten Temperaturbereich von -55 °C bis +210 °C. Sonder Qualitäten sind sogar bis +250 °C oder bis -100 °C einsetzbar. Diese Eigenschaft macht Silikon ideal für Anwendungen in der Heißluft, Kältetechnik und anderen Bereichen mit extremen Temperaturen.
Vielseitige Einsatzmöglichkeiten:
Silikon-Kautschuk findet in zahlreichen Anwendungen Verwendung, darunter:
Einschränkungen:
Silikon hat jedoch auch einige Einschränkungen. Es ist beispielsweise nicht beständig gegen Mineralöle und sollte daher nicht in Anwendungen eingesetzt werden, in denen es mit diesen Stoffen in Kontakt kommt.
Die mechanischen Eigenschaften von Silikon sind außerdem mäßig, so dass sie nicht für dynamische Dichtungen geeignet sind.
Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR) zeichnet sich durch gute mechanische Eigenschaften, einen geringen Druckverformungsrest und ein breites Einsatz Temperaturspektrum von -50°C bis +100°C aus. NBR ist besonders abriebfest und übertrifft in dieser Eigenschaft die meisten anderen Elastomere.
Beständigkeit:
NBR ist beständig gegen:
Ozon- und Witterungsbeständigkeit:
Die Ozon- und Witterungsbeständigkeit von NBR ist jedoch als schlecht einzustufen.
Anwendungsgebiete:
NBR ist ein Standardwerkstoff für:
NBR ist auch in verschiedenen Compounds erhältlich, die für spezielle Anwendungen geeignet sind, z. B. mit Freigaben nach KTW oder DVGW oder mit Gewebeverstärkungen.
NR (Naturkautschuk)
Gewinnung und Eigenschaften von Naturkautschuk (NR):
NR wird aus dem Latex von Gummibäumen gewonnen, die in Plantagen angebaut werden. In Deutschland gibt es erste Bestrebungen, NR aus der Milch des Löwenzahns zu gewinnen.
NR zeichnet sich durch eine hohe Zugfestigkeit, Elastizität, Kälteflexibilität und hervorragende dynamische Eigenschaften aus. Ohne Schutzmittel ist die Alterungs- und Ozonbeständigkeit jedoch gering. NR ist zudem nicht beständig gegenüber Mineralölen und -fetten. Der Einsatzbereich von NR liegt temperaturmäßig zwischen -40 und +80°C.
Anwendungen von NR:
Der O-Ring, ein kreisrundes Dichtungselement mit simplem Profil, ist ein wahres Wunderwerk der Technik. Seine Größe wird durch den Innendurchmesser und die Schnurstärke in Millimetern definiert, und sein Material variiert je nach Einsatzbereich.
Die Funktionsweise des O-Rings beruht auf der Druckverformung seines Querschnitts zwischen zwei abzudichtenden Bauteilen. So dichtet er zuverlässig sowohl statische als auch dynamische Anwendungen ab, in denen es zu Relativbewegungen zwischen den Teilen und dem O-Ring kommt.
Ob in rotierenden Pumpenwellen, Hydraulikzylinderkolben, Flüssigkeits- oder Gasdichtungen – der O-Ring ist überall im Einsatz. Seine Vielseitigkeit verdankt er seiner einfachen, aber genialen Konstruktion.
Die Geschichte des O-Rings liest sich wie ein Märchen. Der dänische Maschinist Niels Christensen entdeckte ihn 1933 zufällig, als er eigentlich an einer Straßenbahnbremse arbeitete. Sein Patent wurde im Zweiten Weltkrieg beschlagnahmt, was zur rasanten Verbreitung und Weiterentwicklung des O-Rings führte.
Christensen selbst erhielt für seine Erfindung nur eine geringe Entschädigung. Erst nach einem jahrzehntelangen Rechtsstreit wurde seinen Erben 1971, 19 Jahre nach seinem Tod, eine angemessene Summe zugesprochen.
Heute ist der O-Ring aus dem Maschinenbau nicht mehr wegzudenken. Seine kostengünstige und präzise Herstellung sowie seine universelle Einsetzbarkeit machen ihn zu einem der gebräuchlichsten Dichtungen der Welt.
Ein unscheinbares Bauteil mit einer bemerkenswerten Geschichte und einem enormen Einfluss auf die moderne Technik.
Polymere, aus dem Griechischen für „aus vielen Teilen„, sind chemische Stoffe, die aus riesigen Molekülen, sogenannten Makromolekülen, bestehen. Diese Makromoleküle wiederum sind aus vielen kleinen Untereinheiten, den Monomeren, zusammengesetzt. Man kann sich Polymere also als lange Ketten von Monomeren vorstellen.
Sie sind die wichtigste Grundlage für die Herstellung von Kunststoffen. Sie finden sich aber auch in vielen anderen Bereichen des Lebens wieder, zum Beispiel in Textilien, Lebensmittel und Medikamenten.
Sie spielen eine wichtige Rolle in unserem Leben. Sie sind vielseitig einsetzbar und bieten eine Vielzahl von Vorteilen. Sie sind leicht, stabil, langlebig und oft kostengünstig.
Ein Beispiel für ein natürliches Polymer ist Protein. Proteine bestehen aus Aminosäuren, die zu langen Ketten aneinandergereiht sind. Proteine sind in allen lebenden Organismen zu finden und spielen eine wichtige Rolle in vielen Bereichen des Lebens, zum Beispiel als Bausteine von Zellen, als Enzyme und als Antikörper.
Polymere sind also eine große und wichtige Gruppe von chemischen Stoffen, die in unserem Alltag allgegenwärtig sind.
Polyurethane sind vielseitige Kunststoffe, die durch eine chemische Reaktion namens Polyaddition entstehen. Sie finden sich in zahlreichen Anwendungen wieder, von weichen Schaumstoffen bis hin zu harten Beschichtungen.
Schaumstoffe aus Polyurethan sind besonders beliebt aufgrund ihrer hervorragenden Dämmeigenschaften und ihres geringen Gewichts. Sie werden daher häufig in Matratzen, Kissen und Polstern eingesetzt, aber auch im Bauwesen zur Wärmedämmung von Gebäuden.
Lacke und Klebstoffe auf Basis von Polyurethan zeichnen sich durch ihre hohe Festigkeit und Widerstandsfähigkeit aus. Sie finden Anwendung in der Automobilindustrie, der Möbelindustrie und vielen anderen Bereichen.
Vergussmassen aus Polyurethan werden verwendet, um elektrische Bauteile zu schützen und zu isolieren. Sie sind auch in der Elektronikindustrie weit verbreitet.
Die Vielseitigkeit von Polyurethanen und ihre zahlreichen Anwendungsmöglichkeiten machen sie zu einem unverzichtbaren Material in der modernen Welt.
Post-Curing
Der Begriff „Post-Curing“ stammt aus dem Englischen und beschreibt die Temperung von Materialien, um ihre Eigenschaften zu verbessern. Durch die gezielte Zufuhr von Wärme wird die Nachvernetzung des Materials angeregt, was zu einer Reihe von Vorteilen führt:
Die Temperung erfolgt in der Regel nach der Ersthärtung des Materials. Je nach Material und gewünschtem Ergebnis kann die Temperatur zwischen 50°C und 200°C variieren. Die Dauer der Temperung liegt typischerweise zwischen 1 und 24 Stunden.
Funktionsweise:
Preformed-Gaskets dichten durch Verpressung in der Einbausituation. Die Dichtung selbst haftet nicht auf den Bauteilen.
Werkstoffe:
Es können alle Elastomere verwendet werden, was eine hohe Werkstoff Vielfalt ermöglicht.
Vorteile:
Nachteile:
Primer ist ein Haftvermittler, der auf die Oberfläche von Platten- oder Rollenware aufgetragen wird. Er sorgt dafür, dass die Klebefolie später besser auf der Oberfläche haftet. Nach dem Auftragen des Primers muss dieser ablüften, bevor die Klebefolie aufgebracht werden kann. Die Gummischeiben werden dann im Kiss-Cut-Verfahren verarbeitet, das heißt, dass sie durch die Klebefolie hindurch gestanzt werden, ohne dass die Folie selbst vom Trägermaterial gelöst wird.
Erklärung der einzelnen Schritte:
Profildichtungen – gefertigt aus synthetischem Kautschuk oder thermoplastischen Elastomeren – erfüllen gleich zwei wichtige Aufgaben: Sie verkleiden konstruktionsbedingte Kanten und dichten gleichzeitig den Spalt zwischen Bauelementen ab. So finden sie häufig Anwendung bei Fenstern, Türen und Fassaden, wo sie nicht nur Zugluft und Wasser abhalten, sondern auch einen wichtigen Beitrag zur Wärmedämmung leisten. Ihren Namen verdanken die Dichtungen ihrem charakteristischen Querschnittsprofil.
Verwendete Materialien:
Einsatzbereiche:
Funktionen:
Die Härte eines Elastomers beschreibt seinen Widerstand gegen das Eindringen eines harten Körpers. Zur Messung dieser Eigenschaft kommen verschiedene Prüfgeräte zum Einsatz, am häufigsten jedoch das Shore-A-Prüfgerät.
Bei diesem Verfahren wird eine Kegelstumpfnadel durch eine Feder in die Gummioberfläche gedrückt. Je weiter die Nadel eindringen kann, desto weicher ist der Gummi und desto geringer der Zeigerausschlag auf der Messskala. Diese reicht von 0 Shore A (sehr weich) bis 100 Shore A (sehr hart).
Das Shore-A-Prüfgerät eignet sich ideal für den Einsatz bei Elastomeren mit einer Härte von 10-90 Shore A. Für härtere Mischungen und Hartgummi kommt hingegen ein Shore-D-Prüfgerät zum Einsatz. Dieses Gerät verfügt über eine spitzere Nadel und eine stärkere Feder, um den höheren Widerstand des Materials zu überwinden.
Die Messung der Härte ist ein wichtiger Bestandteil der Qualitätskontrolle bei der Herstellung von Elastomeren. Sie dient dazu, die Eigenschaften des Materials zu überprüfen und sicherzustellen, dass es den gewünschten Anforderungen entspricht.
Die Prüfung von Elastomeren ist ein wichtiger Bestandteil der Qualitätssicherung und dient der Beurteilung der Materialeigenschaften und der Leistungsfähigkeit des Endprodukts. Die Prüfverfahren lassen sich in zwei Hauptkategorien einteilen: zerstörungsfreie und zerstörende Verfahren.
Zerstörungsfreie Prüfverfahren
Zerstörungsfreie Prüfverfahren werden vorwiegend in der Produktion eingesetzt, um die Qualität der Eingangsmaterialien und der fertigen Produkte zu kontrollieren. Sie haben den Vorteil, dass das Prüfstück nicht beschädigt wird und somit für weitere Untersuchungen oder Anwendungen verwendet werden kann. Zu den zerstörungsfreien Prüfverfahren gehören:
Zerstörende Prüfverfahren
Zerstörende Prüfverfahren liefern detaillierte Informationen über die Materialeigenschaften, zerstören jedoch das Prüfstück. Sie werden daher meist in der Forschung und Entwicklung sowie bei der Fehleranalyse eingesetzt. Zu den zerstörenden Prüfverfahren gehören:
Die Auswahl des richtigen Prüfverfahrens hängt von verschiedenen Faktoren ab, z. B. von der Art des Elastomers, den gewünschten Informationen und den zur Verfügung stehenden Ressourcen.
Zusätzliche Prüfverfahren
Neben den oben genannten Prüfverfahren gibt es noch eine Reihe weiterer Verfahren, die zur Prüfung von Elastomeren eingesetzt werden können. Dazu gehören:
Die Auswahl des richtigen Prüfverfahrens ist wichtig, um die gewünschten Informationen über das Elastomer zu erhalten. Die verschiedenen Prüfverfahren liefern komplementäre Informationen, die zusammen ein umfassendes Bild der Materialeigenschaften und der Leistungsfähigkeit des Endprodukts ergeben.
PTFE, auch bekannt unter dem Markennamen Teflon®, ist ein Kunststoff mit bemerkenswerter chemischer Beständigkeit. Es widersteht nahezu allen Chemikalien, mit Ausnahme von flüssigen Alkalimetallen und Fluorgas unter Druck.
Zu den herausragenden Eigenschaften von PTFE zählen seine hervorragenden Gleiteigenschaften, sein geringer Verschleiß und seine hohe Temperaturbeständigkeit. Es ist einsetzbar in einem Temperaturbereich von -200 °C bis +260 °C.
PTFE ist allerdings kaum elastisch, mit einer Härte von ca. 95 °Shore. Daher wird bei geteilten Nuten der Einbau von O-Ringen empfohlen, oder ummantelte Ausführungen sollten bevorzugt werden.
Durch die Zugabe von Füllstoffen, wie z.B. Bronze, kann PTFE an verschiedene Einsatzbedingungen angepasst werden. Wichtige Eigenschaften dieses Kunststoffs, wie Druckfestigkeit, Abriebverhalten und Leitfähigkeit, können durch die Beimischung entsprechender Füllstoffe gezielt optimiert werden.
Vielseitige Werkstoffe mit hervorragenden Eigenschaften
Polyurethan-Elastomere (PUR) sind eine Gruppe von Kunststoffen, die sich durch ihre Vielseitigkeit und ihre hervorragenden Eigenschaften auszeichnen. Sie werden in zwei Hauptgruppen unterteilt: Polyester-Urethane (AU) und Polyether-Urethane (EU).
AU und EU – unterschiedliche Stärken
AU-Polyurethane besitzen im Allgemeinen die besseren mechanischen Eigenschaften. Sie zeichnen sich durch hohe Reißfestigkeit, Elastizität und Verschleißfestigkeit aus. Außerdem haben sie eine geringe Gasdurchlässigkeit, die mit der von IIR-Kautschuk vergleichbar ist.
EU-Polyurethane hingegen haben bessere Hydrolyse Eigenschaften. Das bedeutet, dass sie beständiger gegen Wasser und wässrige Lösungen sind.
PUR – ein Material für viele Anwendungen
PUR-Werkstoffe werden aufgrund ihrer guten Eigenschaften in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt. Dazu gehören:
Sondercompounds für besondere Anforderungen
Für Anwendungen in Verbindung mit Wasser oder wässrigen Lösungen, wie z.B. schwer entflammbaren Öl-in-Wasser-Emulsionen (HFA-Flüssigkeit) oder Wasser-in-Öl-Emulsionen (HFB-Flüssigkeit), stehen spezielle Sondercompounds zur Verfügung.
PUR – ein Werkstoff mit Zukunft
Polyurethan-Elastomere bieten eine breite Palette von Eigenschaften und Einsatzmöglichkeiten. Durch die ständige Weiterentwicklung der Werkstoffe und die Verfügbarkeit von Sondercompounds für spezielle Anforderungen sind PUR-Elastomere auch in Zukunft ein wichtiger Werkstoff für viele Anwendungen.
PVC
Polyvinylchlorid, auch bekannt als PVC oder Krevosol®, ist ein vielseitiger Werkstoff mit zahlreichen Vorteilen. In seiner reinen Form ist PVC hart und spröde, lässt sich aber durch die Zugabe von Weichmachern formbar machen und somit für verschiedenste technische Anwendungen einsetzen.
Zu den wichtigsten Eigenschaften von PVC zählen seine hervorragende Beständigkeit gegen Säuren, Laugen, Alkohol, Öl und Benzin. Darüber hinaus ist PVC elektrisch isolierend und aufgrund seines hohen Chloranteils schwer entflammbar. Diese Eigenschaften machen PVC zu einem idealen Material für die Herstellung von Formteilen wie Kabelknickschutztüllen, die im Spritzgießverfahren produziert werden.
Auch in flüssiger Form, als Plastisol, findet PVC Verwendung. Es dient als Grundlage für die Herstellung von getauchten Schutzkappen, die zum Schutz von Werkstücken und anderen Gegenständen eingesetzt werden.
Die Vielseitigkeit, die Langlebigkeit und die hervorragenden Eigenschaften von PVC machen diesen Werkstoff zu einem unverzichtbaren Bestandteil in zahlreichen Bereichen der Industrie und des täglichen Lebens.
Rapid Prototyping
Rapid Prototyping, oder „schneller Modellbau„, revolutioniert die Fertigung von Prototypen für Werkzeuge und Formteile. Diese innovativen Verfahren ermöglichen die kostengünstige Erstellung von funktionsfähigen Modellen vor der Serienfertigung, wodurch teure Fehlproduktionen vermieden werden.
Verschiedene Verfahren kommen zum Einsatz, jedes mit seinen eigenen Vorteilen:
3D-Druck: Vielseitig und kostengünstig, ideal für komplexe Geometrien und schnelle Designiterationen.
Selektives Lasersintern: Präzise und robust, geeignet für die Herstellung von hochbelastbaren Prototypen.
Stereolithografie: Hochauflösend und detailgetreu, perfekt für filigrane Strukturen und optische Modelle.
Vakuumguss-Technik: Präzise und Material vielfältig, ideal für die Herstellung von Prototypen mit komplexen Innenräumen.
Wasserstrahlschneiden: Flexibel und materialschonend, geeignet für die Bearbeitung von verschiedenen Materialien und Prototypen in 2D.
Dank Rapid Prototyping können Unternehmen ihre Entwicklungsprozesse optimieren, Kosten senken und Produkte schneller auf den Markt bringen. Die Verfahren ermöglichen es Designern und Ingenieuren, ihre Ideen zu visualisieren, Funktionen zu testen und Verbesserungen vor der Serienfertigung vorzunehmen.
Ob für die Automobilindustrie, den Maschinenbau oder die Medizintechnik – Rapid Prototyping ist ein unverzichtbares Werkzeug für die moderne Produktentwicklung.
Elastische Dichtungen werden aus Gummimischungen hergestellt, die durch Vernetzung von Rohkautschuk und weiteren Bestandteilen ihre elastischen Eigenschaften erhalten.
Ein Rheometer ist ein Laborgerät, das die viskoelastischen Eigenschaften von Kautschukmischungen während der Vernetzung misst. Es dient zur:
Messung:
Rheometerkurve:
Jede Gummimischung hat ihre typischen Werte für MH, ML, T2, T10 und T90.
Die Vulkameter Kurve ist somit ein „Fingerabdruck“ des Vernetzungs- und Verarbeitungsverhaltens des Kautschuks.
Vulkanisierter Kautschuk – also vernetzter Gummi, wie er in Reifen oder Schläuchen verwendet wird – kann Energie speichern. Diese Energie wird freigesetzt, wenn der Kautschuk nach einer Verformung wieder entspannt. Man bezeichnet dies als Rückprallelastizität.
Einfach erklärt: Ein Gummiball, der nach dem Zusammendrücken hochspringt, nutzt die Rückprallelastizität. Die gespeicherte Energie im Ball lässt ihn nach der Kompression wieder in seine ursprüngliche Form zurückspringen und gleichzeitig in die Höhe schnellen.
Messung der Rückprallelastizität:
Um die Rückprallelastizität zu messen, lässt man eine Stahlkugel aus einer definierten Höhe auf ein Gummiteil fallen. Die Höhe, bis zu der die Kugel nach dem Aufprall zurückspringt, wird gemessen. Aus dieser Sprunghöhe lässt sich die Rückprallelastizität berechnen.
Wichtige Punkte:
Der Schlagversuch ist ein zerstörungsfreies Prüfverfahren zur Beurteilung der Zähigkeit von Werkstoffen. Dabei wird ein Probekörper des Werkstoffs mit einem Pendelhammer geschlagen und die Energie gemessen, die der Werkstoff bis zum Bruch absorbiert.
Versuchsaufbau:
Der Schlagversuch wird an einem Pendelschlagwerk durchgeführt. Das Pendelschlagwerk besteht aus einem Pendelhammer, der an einem Pendelarm befestigt ist. Der Pendelhammer wird in eine definierte Höhe angehoben und dann losgelassen. Er schlägt auf den Probekörper, der auf zwei Auflagen liegt.
Auswertung:
Die Energie, die der Werkstoff bis zum Bruch absorbiert, wird aus der Höhe des Pendelhammers vor und nach dem Schlag berechnet. Die Kerbschlagzähigkeit ist ein Maß für die Zähigkeit des Werkstoffs und wird in Joule (J) angegeben.
Einflussfaktoren:
Die Kerbschlagzähigkeit wird von verschiedenen Faktoren beeinflusst, z. B. von der Werkstoffart, der Temperatur, der Kerbgeometrie und der Probekörper Größe.
Anwendung:
Der Schlagversuch wird zur Entwicklung und Auswahl von Werkstoffen eingesetzt, die stoßartigen Belastungen ausgesetzt sind. Er wird auch zur Qualitätskontrolle von Werkstoffen verwendet.
Vorteile:
Nachteile:
Normen:
Der Schlagversuch ist in verschiedenen Normen genormt, z. B. in der DIN EN ISO 179-1 für Kunststoffe und in der DIN EN ISO 148-1 für metallische Werkstoffe.
Das selektive Lasersintern (SLS) ist ein innovatives Verfahren zur Herstellung von dreidimensionalen Objekten aus pulverförmigen Materialien. In einem schichtweisen Aufbauprozess wird ein Laserstrahl eingesetzt, um selektiv die gewünschten Stellen des Pulvers zu verdichten und miteinander zu verschmelzen. So entsteht nach und nach das gewünschte 3D-Modell.
Vorteile des SLS-Verfahrens:
Anwendungsbereiche:
Voraussetzungen:
Um ein Objekt mit SLS zu drucken, bedarf es einer 3D-CAD-Konstruktion des gewünschten Bauteils. Die Datei wird dann in die Steuerungssoftware des 3D-Druckers übertragen und der Druckprozess gestartet.
Silikon
Silikone, oder genauer gesagt Polysiloxane, sind eine vielfältige Gruppe synthetischer Polymere, die in flüssiger, halb flüssiger oder fester Form auftreten können.
Sowohl Silikonkautschuk als auch Silikonelastomere bestechen durch ihre hohe Temperaturbeständigkeit und Flexibilität, gepaart mit ausgezeichneten Isoliereigenschaften. Hinzu kommt, dass sie vollkommen ungiftig und lebensmittelecht sind, was sie ideal für den Einsatz in der Lebensmittelindustrie macht.
Ob Dichtungen, Formteile für elektrische Bauteile, Profile oder Flachdichtungen – die Einsatzmöglichkeiten von Silikonen sind schier grenzenlos.
Spaltextrusion
Stellen Sie sich vor, Sie pressen ein Stück Gummi zwischen zwei harte Flächen. Ersetzen Sie das Gummi nun durch einen O-Ring und die Flächen durch zwei Metallteile – fertig ist die Spaltextrusion!
Einfach gesagt, beschreibt Spaltextrusion den Prozess, bei dem ein Elastomer, wie ein O-Ring, unter Druck in den Spalt zwischen zwei Bauteilen gedrückt wird. Normalerweise dichtet der O-Ring diesen Spalt ab, aber hoher Druck, besonders wenn er pulsiert, kann ihn zerstören.
Die Folgen? Der O-Ring reißt, die Dichtung versagt und alles sifft durch. Umso wichtiger ist es, hier vorzubeugen:
Mit diesen Tricks lässt sich die Spaltextrusion vermeiden und die Dichtung hält ein Leben lang.
Das Spaltmaß bezeichnet den Abstand zwischen zwei benachbarten Bauteilen. In der Regel gilt: Je kleiner das Spaltmaß, desto höher die Qualität des Produkts. Im Automobilbau beispielsweise führen geringere Spaltmaße zu einem geringeren Luftwiderstand.
Bei der Verwendung von Dichtungen, wie z. B. O-Ringen, können allerdings zu große Spaltmaße in Verbindung mit hohem Druck und weichen Dichtelementen zu einer sogenannten Spaltextrusion führen.
Formteile und Stanzteile aus EPDM, die mit transparenten Materialien wie PMMA (Plexiglas ®) oder Polycarbonat kombiniert werden, müssen auf ihre Spannungsriss Auslösung geprüft werden. Denn Bestandteile von ungeeigneten Gummimischungen können Spannungsrisse verursachen, die zunächst als harmlose Mikrorisse („Silberfischchen“) auftreten und sich im Laufe der Zeit zu deutlich sichtbaren Rissen auswachsen können, die zum Versagen des Bauteils führen.
Verlauf und Entstehung der Spannungsrisse
Die Spannungsrisse verlaufen im 90°-Winkel zur Beanspruchungsrichtung und bilden sich bevorzugt zuerst an den Einspannstellen mit dem höchsten Zugspannungen Niveau.
Ursachen und Vermeidung von Spannungsrissen
Die Spannungsrissbildung wird durch verschiedene Faktoren begünstigt, wie z. B.:
Um Spannungsrisse zu vermeiden, sollten folgende Maßnahmen beachtet werden:
Prüfung der Spannungsrissbeständigkeit
Die Spannungsrissbeständigkeit von EPDM-Formteilen und Stanzteilen kann mit verschiedenen Prüfverfahren ermittelt werden. Zu den gebräuchlichsten Verfahren gehören:
Das spezifische Gewicht beschreibt, wie schwer ein bestimmtes Volumen einer Substanz im Vergleich zu Wasser ist. Man berechnet es, indem man das Gewicht des Substanzvolumens durch das Gewicht und das Volumen von Wasser bei gleicher Temperatur teilt.
So lässt sich zum Beispiel sagen, dass Aluminium ein spezifisches Gewicht von 2,7 hat. Das bedeutet, dass ein Aluminiumblock mit dem gleichen Volumen wie Wasser 2,7-mal so schwer ist wie der Wasserblock.
Die Kenntnis des spezifischen Gewichts ist in vielen Bereichen wichtig, beispielsweise in der Chemie, der Physik und der Materialkunde. Es kann verwendet werden, um die Dichte einer Substanz zu bestimmen, die Reinheit einer Substanz zu überprüfen oder die Menge an Material in einem bestimmten Volumen zu berechnen.
Die Spritzscheibe spielt beim Extrudieren eine zentrale Rolle. Sie formt die Gummimischung, die kontinuierlich durch sie hindurch gedrückt wird, in den gewünschten Querschnitt. Durch die präzise Gestaltung der Spritzscheibe kann so ein Profil mit spezifischen Eigenschaften hergestellt werden.
Erweiterung:
Die Spritzscheibe ist ein wichtiges Werkzeug in der Extrusionstechnologie. Je nach Anwendungsfall und gewünschtem Profil gibt es verschiedene Arten von Spritzscheiben.
Die Auswahl der richtigen Spritzscheibe ist entscheidend für die Qualität des Endprodukts. Die Spritzscheibe muss daher präzise gefertigt sein und aus einem Material bestehen, das den hohen Temperaturen und Drücken im Extrusionsprozess standhält.
Sprödigkeit beschreibt die Neigung eines Materials, bei Belastung zu brechen oder zu zerbröckeln, anstatt sich plastisch zu verformen. Sehr harte Materialien wie Glas oder Keramik reißen daher nahe der Elastizitätsgrenze, also schon bei geringer Verformung, ohne große Vorwarnung. Man spricht in diesem Fall von einem Sprödbruch.
Im Gegensatz dazu zeigen Kunststoffe ein anderes Verhalten. Sie verformen sich deutlich, bevor sie schließlich durch die Verformung brechen. Dieser Prozess wird als Verformungsbruch bezeichnet.
Die Sprödigkeit der meisten Materialien nimmt bei sinkenden Temperaturen zu. Dies liegt daran, dass die Atome bei Kälte weniger beweglich sind und sich daher leichter voneinander lösen können, was zu Rissen und Brüchen führt.
Beispiele für spröde Materialien:
Beispiele für zähe Materialien:
Statische Dichtungssysteme kommen zum Einsatz, um zwei oder mehr Bauteile gegeneinander abzudichten und somit den Austritt von Flüssigkeiten oder Gasen zu verhindern. Sie werden in verschiedenen Bereichen eingesetzt, wie zum Beispiel im Maschinenbau, in der Automobilindustrie und in der chemischen Industrie.
Haftungsausschluss: Für die Dichtigkeit der Dichtungssysteme auf den Bauteilen wird keine Haftung übernommen. Die Dichtigkeit wird durch die Verpressung der Dichtung in der Einbausituation erreicht.
Werkstoffe: Statische Dichtungssysteme können aus allen Elastomeren hergestellt werden. Die Auswahl des Werkstoffs hängt von den spezifischen Anforderungen der Anwendung ab, wie zum Beispiel der Temperatur, dem Druck und dem abzudichtenden Medium.
Die Stereolithografie, auch bekannt als STL oder SLA, ist ein Verfahren zur Rapid-Prototypen-Herstellen, bei dem ein Werkstück schichtweise aus einem lichtempfindlichen Kunststoff entsteht.
Der Prozess beginnt mit einem Bad, das mit den flüssigen Monomeren dieses Kunststoffs gefüllt ist. Mithilfe von computergenerierten CAD-Daten wird ein Laserstrahl gesteuert, der die gewünschte Form in die Flüssigkeit „zeichnet“. An den Stellen, die vom Laser getroffen werden, härtet der Kunststoff aus und bildet so die erste Schicht des Werkstücks.
Anschließend wird die Plattform, auf der sich das entstehende Objekt befindet, um eine geringe Schichtdicke abgesenkt. Der Laser belichtet erneut die nächste Schicht des flüssigen Kunststoffs, die wiederum aushärtet. Dieser Vorgang wiederholt sich so lange, bis das gesamte Werkstück vollständig aufgebaut ist.
Die Stereolithografie ermöglicht die Herstellung von hochpräzisen und detailreichen Prototypen mit glatten Oberflächen. Das Verfahren ist ideal für die schnelle und kostengünstige Fertigung von komplexen Geometrien, die mit anderen Verfahren nur schwer oder gar nicht hergestellt werden können.
Vorteile der Stereolithografie:
Nachteile der Stereolithografie:
Was ist Tempern?
Das Tempern ist eine Wärmebehandlung, die nach dem Formgebungsprozess von Gummiformteilen, O-Ringen und Dichtungen durchgeführt wird.
Warum ist Tempern notwendig?
Welche Faktoren beeinflussen die Temperung?
Welche Arten von Tempern gibt es?
Worauf ist beim Tempern zu achten?
Thermoplastische Elastomere
Thermoplastische Elastomere (TPE) sind eine besondere Materialgruppe, die Eigenschaften von Kunststoffen und Elastomeren vereint. Sie sind weich bis hart und gleichzeitig flexibel und dehnbar.
Verformbarkeit und Wiederverwertbarkeit
Ein großer Vorteil von TPE ist ihre Verformbarkeit unter Wärmezufuhr. Sie lassen sich schmelzen und können dann erneut verarbeitet werden. So können sie beispielsweise zu neuen Produkten geformt, geschweißt oder extrudiert werden.
Vielfältige Einsatzmöglichkeiten
Die Eigenschaften von TPE machen sie zu einem vielseitigen Material für unterschiedlichste Anwendungen. Sie finden sich in:
Recycling und Nachhaltigkeit
Ein weiterer Vorteil von TPE ist ihre Recyclingfähigkeit. TPE können am Ende ihrer Lebensdauer geschmolzen und zu neuen Produkten verarbeitet werden. Dies trägt zur Ressourcenschonung und Nachhaltigkeit bei.
Was ist Toleranz?
In der Dichtungstechnik beschreibt Toleranz das zulässige Maß an Abweichung von einem Sollzustand, ohne dass die Funktion der Dichtung beeinträchtigt wird. Anders gesagt, es ist der Spielraum, in dem Abweichungen toleriert werden können, ohne negative Folgen für die Leistung der Dichtung zu haben.
Warum ist Toleranz wichtig?
Toleranzen sind in der Dichtungstechnik aus mehreren Gründen wichtig:
Toleranzberechnung
Die Toleranzberechnung ist ein wichtiger Bestandteil der Dichtungstechnik. Sie dient dazu, die zulässigen Abweichungen von den Soll-Maßnahmen zu bestimmen. Die Toleranzberechnung berücksichtigt verschiedene Faktoren, wie z. B.:
Im Torsionsversuch erforscht man das Verhalten von Werkstoffen unter dynamischer Verdrehbeanspruchung. Dabei liegt der Fokus auf dem elastischen Bereich, also der Verformung, die nach Entlastung wieder vollständig zurückgeht.
Untersucht werden sowohl die Eigenschaften des Materials selbst (elastisches Verhalten) als auch seine Fähigkeit, Schwingungen zu dämpfen (Dämpfungsverhalten). Die Verdrehung erfolgt mit geringer Frequenz, um die Materialeigenschaften genau zu erfassen und unerwünschte Einflüsse zu minimieren.
Mit dem Torsionsversuch lassen sich verschiedene Materialeigenschaften bestimmen, wie zum Beispiel:
Der Torsionsversuch ist ein wichtiges Werkzeug in der Materialforschung und -entwicklung. Er hilft dabei, neue Werkstoffe mit gewünschten Eigenschaften zu finden und bestehende Materialien zu optimieren.
Der Vakuumguss ist eine weit verbreitete, schnelle und kostengünstige Technik, um Urmodelle zu vervielfältigen.
Dabei werden Formen aus Silikon Kautschuk verwendet, und um Lufteinschlüsse zu vermeiden, kommt eine Vakuumkammer zum Einsatz. Hauptanwendungsgebiet der Technik ist die Herstellung von Polyurethan- und Silikonteilen.
Im Detail:
Vulkanisate, also vernetzte Kautschuk Materialien, kommen in vielfältigen Anwendungen mit unterschiedlichen Medien wie Ölen, Lösungsmitteln, Säuren, Laugen, Wasserdampf oder Gasen in Kontakt. Diese Medien können im Laufe der Zeit die Eigenschaften der Vulkanisate verändern.
Zwei wichtige Prozesse spielen dabei eine Rolle:
Beide Prozesse beeinflussen die mechanischen Eigenschaften der Vulkanisate negativ. Um die Auswirkungen dieser Veränderungen zu bestimmen, wird die Norm DIN 53521 angewandt.
Prüfverfahren nach DIN 53521:
In dieser Norm werden Prüfverfahren beschrieben, um das Verhalten von Vulkanisaten gegenüber verschiedenen Medien zu untersuchen. Dazu werden die Vulkanisate für eine bestimmte Zeit bei definierten Temperaturen den jeweiligen Medien ausgesetzt.
Messung der Auswirkungen:
An den Vulkanisaten werden verschiedene Eigenschaften gemessen, um die Auswirkungen der Medien zu quantifizieren. Dazu gehören:
Ergebnis:
Die Ergebnisse der Prüfungen nach DIN 53521 liefern wichtige Informationen über die Beständigkeit von Vulkanisaten gegenüber verschiedenen Medien. Diese Informationen sind notwendig, um geeignete Materialien für bestimmte Anwendungen auszuwählen.
Kautschuk ist ein natürliches oder synthetisches Material, das aus langen Molekülketten besteht. Diese Molekülketten können durch chemische Vernetzung miteinander verbunden werden, um ein netzartiges Geflecht zu bilden. Dadurch wird der Kautschuk fester und widerstandsfähiger.
Die Vernetzung erfolgt in der Regel mit Schwefel oder Peroxiden. Schwefel ist ein preiswertes und vielseitiges Vernetzungsmittel, das für die Herstellung von Reifen, Schläuchen und anderen Elastomerprodukten verwendet wird. Peroxide sind teurer als Schwefel, aber sie ermöglichen eine schnellere Vernetzung und somit kürzere Herstellzyklen.
Um die Vernetzung zu beschleunigen und zu verbessern, werden häufig Beschleuniger und Aktivatoren eingesetzt. Beschleuniger sind organische Verbindungen, die die Reaktion zwischen dem Vernetzungsmittel und den Kautschuk Molekülen fördern. Aktivatoren sind Metallsalze, die die Zersetzung des Vernetzungsmittels beschleunigen.
Die Vernetzung von Kautschuk ist ein wichtiger Prozess in der Herstellung von Elastomerprodukten. Durch die Vernetzung wird der Kautschuk fester, widerstandsfähiger und langlebiger.
Elastomere sind Werkstoffe, die sich durch ihre hohe Dehnbarkeit und Elastizität auszeichnen. Sie finden in vielen Bereichen Anwendung, z. B. in der Automobilindustrie, im Maschinenbau und in der Medizintechnik.
Die chemische Beständigkeit von Elastomeren ist ein wichtiges Kriterium für ihre Einsatzfähigkeit. Sie beschreibt, wie gut ein Elastomer gegenüber verschiedenen Chemikalien beständig ist.
Indikatoren für die chemische Beständigkeit
Zwei wichtige Indikatoren für die chemische Beständigkeit von Elastomeren sind die Volumenquellung und die Volumenschrumpfung:
Um die Langlebigkeit und Funktionsfähigkeit von Elastomererzeugnissen zu gewährleisten, ist eine regelmäßige Wartung erforderlich. Hierbei sind folgende Punkte zu beachten:
Reinigung:
Trocknung:
Lagerung:
Allgemeine Hinweise:
Mit Wasserstrahlschneiden lassen sich weiche Werkstoffe wie Gummi, Zellkautschuke, Kunststoffe, Folien und Schaumstoffe präzise und effizient zuschneiden. Das Verfahren nutzt einen mit hohem Druck durch eine Düse gepumpten Wasserstrahl, der das Material sauber und ohne thermische Beeinflussung trennt.
Vorteile gegenüber Stanzen:
Ideal für Prototypenbau und Kleinserien:
Wasserstrahlschneiden ist besonders geeignet für die Herstellung von Prototypen und Kleinserien. Die schnelle und flexible Bearbeitung ermöglicht es, Designänderungen zügig umzusetzen und individuelle Anforderungen zu erfüllen.
Neben Kautschuk und Füllstoffen zählen Weichmacher zu den wichtigen Bestandteilen von Gummimischungen. Diese Zusätze, hauptsächlich mineralische Öle und Ester, beeinflussen sowohl die Verarbeitung der Mischung als auch die Eigenschaften des fertigen Elastomers.
Weichmacher machen den Gummi geschmeidiger und flexibler, was die Verarbeitung erleichtert. Sie verbessern auch die Kälteflexibilität, indem sie den thermoelastischen Bereich des Materials zu niedrigeren Temperaturen verschieben. So bleibt der Gummi auch bei Kälte elastisch und einsetzbar.
Allerdings haben Weichmacher einen Nachteil: Sie können an die Oberfläche des Gummiproduktes wandern (migrieren). Dieser Prozess kann zu unerwünschten Veränderungen der Eigenschaften führen, beispielsweise zu einer Verringerung der Härte und Festigkeit. Um dies zu verhindern, werden oft Antioxidantien und Stabilisatoren zugegeben.
Die Migration von Weichmachern ist ein komplexer Prozess, der von verschiedenen Faktoren abhängt, wie zum Beispiel der Art des Weichmachers, der Polymermatrix und den Umgebungsbedingungen. Die genaue Funktionsweise und die Auswirkungen auf die Eigenschaften des Gummis sind noch nicht vollständig verstanden.
Der Weiterreißwiderstand beschreibt die Widerstandsfähigkeit eines Materials gegen das Weiterreißen, nachdem es bereits einen Schnitt oder Riss erlitten hat. Man misst ihn in Newton pro Millimeter (N/mm) und bestimmt ihn mithilfe einer Zugprüfmaschine. Es gibt zwei genormte Verfahren: die Streifenprobe (DIN 53507) und die Winkelprobe nach Graves (DIN 53515).
Streifenprobe:
Bei der Streifenprobe wird ein Probekörper in Form eines Streifens mit einem definierten Schnitt versehen. Anschließend wird der Streifen an beiden Enden gespannt und die Kraft gemessen, die erforderlich ist, um den Riss weiterzureißen.
Winkelprobe nach Graves:
Bei der Winkelprobe nach Graves wird ein Probekörper in Form eines Winkels mit einem definierten Schnitt versehen. Die Schenkel des Winkels werden dann in entgegengesetzte Richtungen gespannt und die Kraft gemessen, die erforderlich ist, um den Riss weiterzureißen.
Der Weiterreißwiderstand ist ein wichtiges Materialkennzeichen für viele Anwendungen, z. B. für Reifen, Folien, Textilien und Dichtungen. Ein hoher Weiterreißwiderstand ist wichtig, um ein unkontrolliertes Weiterreißen des Materials zu verhindern, z. B. bei einem Unfall oder bei starker Beanspruchung.
Kunststoffe, die dynamischen Belastungen ausgesetzt sind, lassen sich nicht mit statistischen Kurz- und Langzeit-Kennwerten bewerten. Um ihr Verhalten unter schwingender Belastung zu ermitteln, werden Zeitschwingversuche durchgeführt.
Diese Versuche liefern wichtige Informationen darüber, wie sich der Kunststoff unter verschiedenen Bedingungen verhält, z. B. bei unterschiedlichen Frequenzen, Amplituden und Temperaturen.
Die Ergebnisse der Zeitschwingversuche ermöglichen es, die Lebensdauer von Kunststoffbauteilen zu prognostizieren und die optimale Dimensionierung für die jeweilige Anwendung zu finden.
Die Zugfestigkeit spielt eine wichtige Rolle bei der Beurteilung der Belastbarkeit eines Materials. Sie gibt an, wie viel Zugkraft ein Material maximal aushalten kann, bevor es reißt oder bricht. Gemessen wird die Zugfestigkeit in Newton pro Quadratmillimeter (N/mm²).
Ermittelt wird die Zugfestigkeit mithilfe eines Zugversuchs. Dabei wird eine genormte Probe des Materials bis zum Bruch gedehnt. Die maximale Zugkraft, die während des Versuchs auf die Probe ausgeübt wird, wird in Relation zum ursprünglichen Querschnitt der Probe gesetzt.
Kunststoffe zeigen ein besonderes Verhalten bei der Zugfestigkeit. Nach Überschreiten der Zugfestigkeit dehnen sie sich weiter, ohne zu reißen. Dabei verringert sich jedoch der Querschnitt der Probe, bis sie schließlich einschnürt und bricht.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Zugfestigkeit ein wichtiges Maß für die Widerstandsfähigkeit eines Materials gegenüber Zugbelastungen ist. Sie ist ein entscheidender Faktor bei der Auswahl von Materialien für verschiedene Anwendungen.
Der Zugversuch ist ein zerstörungsfreies Prüfverfahren, das zur Ermittlung der mechanischen Eigenschaften von Werkstoffen unter homogenen, einachsigen Zugspannungen dient. Mittels dieses Versuchs lassen sich wichtige Materialkennwerte wie Zugfestigkeit, Elastizitätsmodul, Bruchdehnung und Streckgrenze bestimmen.
Versuchsaufbau:
Der Zugversuch wird an einer Zugprüfmaschine durchgeführt. Die zu untersuchende Probe wird dabei in die Maschine eingespannt und mit einer definierten Zugkraft beaufschlagt. Die Kraft und die damit verbundene Dehnung der Probe werden während des Versuchs kontinuierlich gemessen und aufgezeichnet.
Ergebnisse:
Die wichtigsten Ergebnisse des Zugversuchs werden in einem Spannungs-Dehnungs-Diagramm dargestellt. Dieses Diagramm zeigt den Zusammenhang zwischen der aufgebrachten Spannung und der resultierenden Dehnung des Werkstoffs.
Auswertung:
Anhand des Spannungs-Dehnungs-Diagramms lassen sich verschiedene Materialkennwerte bestimmen:
Zusammenhang zwischen Bruchdehnung und Länge:
Die Bruchdehnung setzt sich aus Gleichmaßdehnung und Einschnürdehnung zusammen. Die Gleichmaßdehnung ist die Dehnung, die über die gesamte Länge der Probe verteilt auftritt. Die Einschnürdehnung hingegen ist die zusätzliche Dehnung, die in der Einschnürungsstelle der Probe auftritt.
Die Länge der Probe hat Einfluss auf die Bruchdehnung. Je länger die Probe, desto größer ist die Einschnürungsstelle und desto geringer die Bruchdehnung.
Anwendung:
Der Zugversuch ist ein wichtiges Prüfverfahren in der Materialwissenschaft und -technik. Er wird zur Qualitätskontrolle von Werkstoffen, zur Entwicklung neuer Materialien und zur Dimensionierung von Bauteilen eingesetzt.
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