Ein Metall- oder Gummiteil, das vierteljährlich gewechselt werden muss, belastet das Budget nicht mit dem Preis des Teils selbst, sondern mit den Linienstillständen bei jedem Wechsel. Gieß-Polyurethan unterbricht diesen Kreislauf: Im Freigießverfahren wird daraus ein Teil der benötigten Härte gegossen, das um ein Vielfaches länger als Gummi hält und 6- bis 7-mal leichter als Stahl ist. Das Werk TIMOL produziert Gieß-Polyurethan-Erzeugnisse für 12 Industriebranchen. Wir analysieren die Werkstoffeigenschaften, die Härteskala, die Wirtschaftlichkeit des Gummi- und Metallerrsatzes sowie den Ablauf der Maßbestellung.
Was Gieß-Polyurethan im Industrieknoten leistet
Gieß-Polyurethan ist ein universeller Konstruktionselastomer, der Verschleißfestigkeit, Elastizität und chemische Beständigkeit in einem Werkstoff vereint. Sein Abrieb nach DIN 53516 beträgt 38-39 mm³, das heißt eine Verschleißfestigkeit von etwa 2-5-mal höher als Normgummi. Das ist der Hauptgrund, warum Polyurethanteile Abrasiv dort standhalten, wo Gummi in Wochen verbraucht ist.
Die zweite Stärke ist Elastizität mit Formrückkehr. Bei Druck und Stoß verformt sich Polyurethan und stellt dann die Geometrie durch Rückprallelastizität von 34-61% wieder her. Er absorbiert Stöße und Lärm, nimmt dabei aber keine bleibende Verformung an wie Gummi unter Dauerlast. Das macht ihn für Dämpfer, Dichtungen und Schwingungsdämpfer geeignet.
Der dritte Vorteil ist die Medium- und Temperaturbeständigkeit. Gieß-Polyurethan arbeitet im Bereich -60 bis +100 °C und hält Mineralölprodukte, Öle, schwache Säuren und Laugen sowie Salzlösungen stand. Er korrodiert nicht wie Stahl und altert nicht so schnell durch Ozon wie Naturkautschuk. Dadurch deckt ein Bauteil mehrere Anforderungen ab, für die andere Werkstoffe Kompromisse erfordern würden: wo Stahl beim Verschleiß nötig wäre aber Korrosion unterliegt, und Gummi bei der Elastizität geeignet wäre aber Öl nicht verträgt, erweist sich Polyurethan oft als einziger Werkstoff, der alle Bedingungen gleichzeitig erfüllt. Eine ausführlichere Eigenschaftsbeschreibung finden Sie im Abschnitt Referenzinformation.
Freigießverfahren und Härteskala
Das Freigießen ist das Eingießen einer Zweikomponenten-Polyurethanmischung in eine Form ohne Hochdruck. Die Mischung aus Polymergrundlage und Isocyanat-Härter hat gute Fließfähigkeit, füllt die Form also unter eigenem Gewicht und reproduziert die Geometrie genau. Die Werkzeugausstattung für dieses Gießen ist günstiger als Vulkanisier-Druckgussformen für Gummi, daher ist sogar die Einzelfertigung wirtschaftlich vertretbar.
Die Härte des Fertigerzeugnisses wird durch die Rezeptur beim Gießen eingestellt, im Bereich von 50 Shore A bis 70 Shore D. Weiche Zusammensetzungen im A-Skalenbereich kommen als Dämpfer, Dichtungen und elastische Formen zum Einsatz. Harte, näher zur D-Skala, als belastete Gleitlager, Rollen und hoch belastete Räder. Auskleidungen und im Abrasiv arbeitende Teile werden im oberen Shore-A-Bereich gefertigt, 80-95 Shore A, wo die Elastizität den Verschleiß hält. Innerhalb dieses Bereichs werden auch Abrasions- und Chemikalienbeständigkeit für eine konkrete Aufgabe gesteuert.
Die gesteuerte Rezeptur bedeutet, dass dasselbe Teil weicher oder härter für die realen Knotenbedingungen hergestellt werden kann. Farbstoff in die klare Grundlage wird nur zur Partiemarkierung zugegeben und beeinflusst Standzeit und Eigenschaften nicht. Das Sortiment fertiger Erzeugnisse ist im Produktkatalog zusammengestellt.
Ein weiterer praktischer Vorteil des Freigießens ist die Möglichkeit, Polyurethan auf Metallarmierung zu gießen. Ein Rad mit Metallnabe, eine Rolle auf Stahlachse oder eine Welle mit Metallkern erhält eine verschleißfeste Arbeitsfläche und eine feste Seele in einem Teil. Das Metall wird vorher gereinigt, entfettet und mit Haftvermittler beschichtet, danach wird Polyurethan so eingegossen, dass die Schicht nach der Polymerisation für die gesamte Bauteil-Lebensdauer auf der Basis hält. Dieser Ansatz vereint die Steifigkeit von Metall mit der Elastizität und Verschleißfestigkeit von Polyurethan ohne Bolzen- oder Schweißverbindungen.
Vergleich von Gieß-Polyurethan mit Stahl, Gummi und UHMW-PE
Gieß-Polyurethan nimmt die Nische zwischen Gummi und Metall ein: verschleißfester und fester als Gummi, leichter und ruhiger als Stahl, übertrifft UHMW-Polyethylen in der Elastizität. Die Tabelle fasst Referenzkennwerte der Werkstoffe zusammen, aus denen reale Verschleißteile gefertigt werden.
| Werkstoff | Abrieb DIN 53516, mm³ | Betriebs-t, °C | Dichte, g/cm³ | Zugfestigkeit, MPa | Rückprallelastizität, % |
|---|---|---|---|---|---|
| Polyurethan TIMOL | 38-39 | -60…+100 | 1,05-1,25 | 39-87 | 34-61 |
| Gummi NBR | 80-150 | -30…+100 | 1,0-1,3 | 10-25 | 20-45 |
| Gummi SBR | 100-200 | -40…+80 | 0,94-1,1 | 8-20 | 30-55 |
| UHMW-PE | 15-30 | -200…+80 | 0,93-0,95 | 17-45 | 5-10 |
| Konstruktionsstahl | k.A. | -40…+500 | 7,7-7,9 | 370-700 | k.A. |
Polyurethan bietet das beste Gleichgewicht: unter den Elastomeren hat er den niedrigsten Abrieb bei erhaltener Elastizität. UHMW-PE verschleißt noch weniger (15-30 mm³), aber seine Rückprallelastizität beträgt nur 5-10%, verformt sich also unter Stoß und dämpft nicht. Stahl gewinnt bei Festigkeit, ist aber um ein Vielfaches schwerer und korrodiert. Gummi unterliegt beim Verschleiß und verliert schneller die Form.
Wirtschaftlichkeit des Gummi- und Metallersatzes durch Polyurethan
Der Hauptwirtschaftlichkeitseffekt des Wechsels auf Gieß-Polyurethan ist die geringere Wechselfrequenz. Da Polyurethan mehrmals langsamer verschleißt als Gummi, hält das Teil einen längeren Zyklus, und Linienstillstände für den Wechsel werden seltener. Für die Produktion, wo ein Ersatzteil vierteljährlich verschleißt, ist das ein direkter Gewinn an Betriebskontinuität.
Ingenieurhinweis: Berechnen Sie nicht den Preis eines Teils, sondern die Knotenkosten pro Jahr einschließlich Stillständen. Ein günstigeres Gummiteil, das viermal in der Saison gewechselt wird, kommt in der Summe teurer als ein Polyuretanteil, das die gesamte Saison durchhält. Und bedenken Sie die Auskleidung: Oft lohnt es sich nicht, ein massives Vollgussteil zu gießen, es reicht, eine Polyurethanschicht auf die Metallbasis aufzubringen und damit einen stabilen Kern zu bewahren und eine verschleißfeste Arbeitsfläche hinzuzufügen.
Der zweite Einsparfaktor ist der Verzicht auf teure Werkzeugausstattung. Das Freigießen benötigt keine Druckgussformen, sodass die Fertigung kleiner Partien und einzelner Teile nach Zeichnung wirtschaftlich vertretbar ist, ohne dass die Formkosten auf Tausende von Erzeugnissen verteilt werden müssen wie bei der Gummiproduktion. Das ist besonders merklich bei der Reparatur seltener oder veralteter Ausrüstungen, wo einige Teile in Sondermaßen benötigt werden. Das Leistungsverzeichnis des Werks ist im Abschnitt Leistungen angegeben.
Wie man Teile aus Gieß-Polyurethan beim Werk TIMOL bestellt
Für die Bestellung schicken Sie die Zeichnung oder das verschlissene Musterteil mit Abmessungen und Passungen und beschreiben die Betriebsbedingungen: Lasttyp, Arbeitsmedium, Temperaturbereich und gewünschte Härte. Anhand dieser Daten wählt der Technologe die Rezeptur des Gieß-Polyurethans, berechnet die Geometrie und bestimmt die Zulage für die mechanische Bearbeitung.
Die Fertigung ist ab einem Teil bis zu Seriepartien möglich, einschließlich Großteile und Auskleidungen auf Metallbasis. Das Freigießverfahren macht sogar eine Einzelbestellung nach konkreter Zeichnung wirtschaftlich. Wenn Sie keine fertige Zeichnung haben, reicht das Einsenden eines verschlissenen Musters: Der Technologe nimmt die Abmessungen auf, berücksichtigt Betriebsspiele und reproduziert das Teil mit Korrektur für den vorherigen Verschleiß. Dieser Ansatz ist praktisch, wenn die Originaldokumentation zum Knoten verloren ist und die Produktion schnell wiederhergestellt werden muss. Für die Kalkulation und Bestellaufgabe wenden Sie sich über die Kontakte des Werks TIMOL. Die Ingenieure helfen bei der Werkstoffwahl und organisieren die Fertigung für Ihren Knoten.