Eine Baugruppe, die alle paar Wochen ausfällt, legt die Linie still und zieht ungeplante Kosten für Reparatur und Stillstand nach sich. Ein Metall- oder Gummiteil, das man vierteljährlich wechseln muss, frisst das Wartungsbudget schneller, als es auf den ersten Blick scheint. Gieß-Polyurethan bietet eine um ein Vielfaches höhere Lebensdauer und überführt die Wartung der Baugruppe vom Notfall in die Planung. Nachfolgend erläutere ich, welche Teile sich sinnvoll aus Polyurethan fertigen lassen, worin es traditionelle Werkstoffe übertrifft und wie man ein Teil nach eigener Zeichnung bestellt.
Was bringt Gieß-Polyurethan in der Teilefertigung?
Polyurethan ersetzt Gummi, Stahl und harte Kunststoffe überall dort, wo eine Baugruppe auf Verschleiß, Stoß oder im Kontakt mit aggressivem Medium arbeitet. Der Werkstoff gehört zu den Elastomeren: Er dehnt sich unter Last und kehrt in seine Ausgangsform zurück, und seine Verschleißfestigkeit ist 2-5-mal höher als bei Standardgummi. Diese Kombination aus Elastizität und Härte erlaubt es einem Teil, Stöße zu dämpfen und gleichzeitig dem Abrieb zu widerstehen.
Im Werk TIMOL werden die Teile im Verfahren des freien Gießens in eine Form gegossen. Diese Methode erfordert keinen hohen Druck, ermöglicht die Fertigung von Teilen komplexer Geometrie und großer Masse und erlaubt zudem, fertige Metallgrundkörper mit einer Polyurethanschicht auszukleiden. Durch das Gießen nach konkreter Zeichnung wiederholt das Teil die Passmaße der Baugruppe genau, sodass die Montage keine Nacharbeit erfordert.
Polyurethan scheut keine Feuchtigkeit, deshalb wird es in Baugruppen eingesetzt, die im Wasser, an der frischen Luft und in feuchten Werkshallen arbeiten. Es korrodiert im Gegensatz zu Stahl nicht und altert unter Öleinwirkung nicht so schnell wie Gummi. Für den Betrieb bedeutet das weniger Wechsel, weniger Stillstände und einen planbaren Wartungsplan.
Technische Eigenschaften des Polyurethans von TIMOL
Der Arbeitstemperaturbereich des Polyurethans von TIMOL reicht von -60 bis +100 °C und deckt damit sowohl kalte Lager als auch heiße Produktionsbereiche ab. Der Werkstoff behält seine Elastizität in der Kälte, wenn Gummi verhärtet und reißt, und läuft bei Erwärmung innerhalb seines Bereichs nicht aus.
Die Härte des Polyurethans wird von 50 Shore A bis 70 Shore D gewählt. Weiche Sorten werden für Dichtungen, Membranen und Dämpfer eingesetzt, harte für verschleißfeste Räder, Rollen, Abstreifer und Auskleidungen. Ein und dasselbe Polymer ergibt bei unterschiedlicher Rezeptur ein Teil für eine konkrete Aufgabe, vom elastischen Dämpfer bis zum starren Stützelement.
Der Abrieb des Polyurethans nach DIN 53516 beträgt 38-39 mm³, während dieser Wert bei verbreitetem SBR-Gummi bis zu 100-200 mm³ erreicht. Einfach gesagt: Unter gleichen abrasiven Bedingungen verliert Gummi ein Mehrfaches an Material und verschleißt somit schneller. Die Reißfestigkeit des Polyurethans liegt im Bereich von 39-87 MPa gegenüber 8-20 MPa bei SBR, deshalb hält das Teil Spitzenlasten ohne Riss stand.
Vergleichstabelle: Polyurethan gegen Gummi, Stahl und Kunststoff
Die angegebenen Zahlen stammen aus technischen Standardnachschlagewerken (DIN 53516, ISO 4649, Matweb) und zeigen, warum Polyurethan in den meisten verschleißbeanspruchten Baugruppen die Nase vorn hat.
| Werkstoff | Abrieb (DIN 53516), mm³ | Arbeitstemperatur, °C | Härte | Reißfestigkeit, MPa | Rückprallelastizität, % |
|---|---|---|---|---|---|
| Polyurethan (TIMOL) | 38-39 | -60…+100 | 85A-95A | 39-87 | 34-61 |
| Gummi SBR | 100-200 | -40…+80 | 40A - 80A | 8-20 | 30-55 |
| Gummi NBR | 80-150 | -30…+100 | 40A - 90A | 10-25 | 20-45 |
| Kaprolon (PA6/PA66) | 30-90 | -40…+100 | 75D - 85D | 60-85 | 5-15 |
| Konstruktionsstahl | keine Angaben | -40…+500 | 120-250 HB | 370-700 | keine Angaben |
Die Schlüsselzeile der Tabelle ist der Abrieb: 38-39 mm³ beim Polyurethan gegenüber 80-200 mm³ bei verschiedenen Gummisorten bedeuten eine 2-2-5-mal längere Lebensdauer auf Abrasiv. Kaprolon hat eine dem Polyurethan nahe Verschleißfestigkeit (30-90 mm³), aber seine Rückprallelastizität beträgt nur 5-15 %, deshalb ist es beim Stoß spröde und dämpft keine Schwingungen. Stahl ist unvergleichlich reißfester, wiegt jedoch das 6- bis 7-fache, korrodiert und überträgt Stöße auf die gesamte Konstruktion, was den Verschleiß der Lager beschleunigt.
Technologie des freien Gießens: Wie die Teile gefertigt werden
Die Fertigung beginnt mit der Vorbereitung: Der Technologe studiert die Zeichnung oder das Muster, bestimmt die Härte, wählt die Rezeptur des Polymers und berechnet die Form. Zum Auskleiden eines Metallgrundkörpers wird die Oberfläche von Rost und Fett gereinigt, für die Rauheit sandgestrahlt und mit einer Haftschicht versehen, von der die Verbindung des Polyurethans mit dem Metall abhängt.
Anschließend wird das flüssige Polyurethan im Verfahren des freien Gießens in die Form gegossen. Die Methode erlaubt es, ein Teil mit dem gewünschten Profil und der gewünschten Dicke ohne hohen Druck zu erhalten, deshalb eignet sie sich sowohl für massive Teile als auch für dünne Manschetten. Vor dem Guss wird die Masse entgast, um die Luft zu entfernen, denn Blasen im Körper des Teils werden zu Spannungskonzentratoren und verkürzen die Lebensdauer. Nach dem Guss polymerisiert das Teil einige Stunden bei kontrollierter Temperatur, danach wird es mechanisch auf die genaue Geometrie und die Passmaße nachbearbeitet.
Die Härte des Teils wird in der Phase der Rezeptur festgelegt, nicht in der Bearbeitung. Ein und dieselbe Technologie des freien Gießens ergibt sowohl eine weiche Dichtung mit 50 Shore A als auch ein starres Stützelement mit 70 Shore D, je nach Zusammensetzung der Mischung. Das ist ein wichtiger Vorteil gegenüber der Extrusion oder der Vulkanisation von Gummi: Für jede Baugruppe wählt man nicht ein fertiges Profil aus dem Lager, sondern einen Werkstoff mit berechneten Eigenschaften. Für Teile, die im Paar mit Metall arbeiten, wird das Polyurethan direkt auf den Grundkörper gegossen, wodurch eine unlösbare Baugruppe mit fester Haftverbindung entsteht.
Tipp des Ingenieurs: Wählen Sie die Härte nach dem Belastungscharakter, nicht nach dem Prinzip “je härter, desto besser”. Für stoß- und schwingungsbeanspruchte Baugruppen überträgt ein zu hartes Teil den Stoß auf die Konstruktion und bricht schneller an den Kanten, ein zu weiches läuft unter Druck aus. Wenn das Teil auf Metall ausgekleidet wird, achten Sie gesondert auf die Qualität der Sandstrahlvorbereitung: Schlechte Haftung führt zur Ablösung der Schicht unter Last.
Das fertige Sortiment an Teilen und typische Lösungen sind im Katalog der Polyurethanteile zusammengestellt, und die Liste der Fertigungsmöglichkeiten des Werks ist im Bereich Leistungen beschrieben.
Wo Polyurethanteile eingesetzt werden
Gieß-Polyurethan von TIMOL arbeitet in 12 Industriezweigen, vom Bergbau bis zur Lebensmittelindustrie. Überall, wo ein Teil verschleißt, geschlagen wird oder mit Öl und Wasser in Kontakt kommt, verlängert Polyurethan die Lebensdauer der Baugruppe.
- Bergbau: Auskleidungen, Abstreifer, Siebe von Siebmaschinen, Rollen von Förderern.
- Metallurgie: Stütz- und Andrückwalzen, Bandagen, Schutzbeschichtungen.
- Maschinenbau: Buchsen, Silentblöcke, Dämpfer, Gleitlager.
- Landwirtschaft: Maschinenteile, Beschichtungen, Dichtungen.
- Lebensmittel- sowie Zellstoff- und Papierindustrie: Walzen, Abstreifer, Elemente für den schonenden Transport.
- Transport und Druckindustrie: Räder, Rollen, Antriebswalzen von Druckmaschinen.
Für jeden Zweig wird das Teil für die konkrete Baugruppe konstruiert: Man berücksichtigt die Art des Abrasivs, die Temperatur, den Druck und die Chemie des Mediums. Ein und derselbe Teiletyp, zum Beispiel eine Rolle, wird im Bergbau hart und verschleißfest für Erz ausgeführt, in der Druckindustrie hingegen weich für den schonenden Kontakt mit Papier. Genau deshalb gibt es keine universellen Polyurethanteile: Für unterschiedliche Bedingungen erhält dieselbe Baugruppe eine unterschiedliche Rezeptur und Härte. Näheres zu den Eigenschaften des Werkstoffs und zur Technologie lesen Sie im Bereich Referenzinformationen.
Wie man eine Fertigung nach Zeichnung bestellt
Um ein Polyurethanteil zu bestellen, stellen Sie eine Zeichnung oder ein Muster des verschlissenen Teils bereit, geben Sie die Hauptmaße an und beschreiben Sie die Arbeitsbedingungen der Baugruppe: Abrasiv, Temperatur, Druck, Vorhandensein von Ölen oder Chemie. Der Technologe wählt den Polyurethantyp, berechnet die Härte und die Geometrie und nimmt bei Bedarf die Maße vom bereitgestellten Muster ohne fertige Zeichnung auf.
Nach Abstimmung des technischen Auftrags berechnet das Werk Frist und Kosten der Fertigung, die von der Komplexität der Form und der Losgröße abhängen. Die Fertigung ist sowohl für Einzelteile als auch für Serien möglich, und verschlissene Metallgrundkörper können durch erneutes Auskleiden statt vollständigen Austauschs wiederhergestellt werden. Für Berechnung und Beratung wenden Sie sich über die Kontakte des Werks TIMOL: Die Fachleute helfen, den Werkstoff auszuwählen und das Teil genau für Ihre Baugruppe zu fertigen.