JÄGER Busi­ness Blog

Gum­mi & Metall in der Kon­struk­ti­on –

Unter­schie­de und Gemeinsamkeiten

20.07.2022   | Andre­as Fröhner

WHITEPAPER

Gum­mi und Kunst­stoff in der moder­nen Landtechnik 

Erfah­ren Sie, wie die Land­tech­nik die aktu­el­len Her­aus­for­de­run­gen meis­ten kann

Gum­mi und Metall zäh­len zu den Werk­stoff­grup­pen, die in fast allen indus­tri­el­len Pro­duk­ten ent­hal­ten sind. Ihre Unter­schie­de und Gemein­sam­kei­ten zu ken­nen, ist für jedes Fer­ti­gungs­un­ter­neh­men essen­zi­ell. Aller­dings kön­nen nur weni­ge Orga­ni­sa­tio­nen Kom­pe­ten­zen in bei­den Berei­chen vorweisen.

Die meis­ten Konstrukter:innen stam­men aus der Metall­welt. Dort lie­gen ihre Kern­kom­pe­ten­zen. Mit ande­ren Werk­stof­fen haben sie oft nur wenig Erfah­rung. Dabei lohnt es sich durch­aus, die Unter­schie­de und Gemein­sam­kei­ten zwi­schen Elas­to­me­ren und Metal­len zu ken­nen, um sie mög­lichst effi­zi­ent kom­bi­nie­ren zu können.

Gum­mi ist fle­xi­bel, Metall ist präzise

Gum­mi ist ein elas­ti­scher Werk­stoff, der sich aus­dehnt, zusam­men­zieht und auf exter­ne Ein­flüs­se reagiert. Das ist ein Vor­teil, wenn es um Dich­ten und Dämp­fen geht, denn Gum­mi kann sich fle­xi­bel an dyna­mi­sche Kräf­te anpas­sen. In der Kon­struk­ti­on kann die­se Eigen­schaft hin­ge­gen ein Pro­blem darstellen.

Die elas­ti­schen Cha­rak­te­ris­ti­ka von Gum­mi schrän­ken die mög­li­chen Tole­ran­zen in der Pro­duk­ti­on ein. Elas­to­me­re kön­nen nicht so prä­zi­se gefer­tigt wer­den wie Metal­le. Das erlau­ben die Eigen­schaf­ten des Werk­stoffs nicht. In der Metall­kon­struk­ti­on sind bei­spiels­wei­se fili­gra­ne Geo­me­trien mög­lich, die den Bruch­teil eines Mil­li­me­ters breit sind. Man den­ke nur an Mes­ser­klin­gen. Im Elas­to­merbe­reich dage­gen ist mit viel Mühe eine Brei­te von 0,5 mm mög­lich.
Dar­un­ter ist die Her­stel­lung von Gum­mi nicht mehr pro­zess­si­cher darstellbar.

Vie­le Konstrukteur:innen sind Tole­ran­zen im Hun­derts­tel- oder Tau­sendstel­be­reich gewöhnt und erwar­ten das Glei­che von Gum­mi­form­tei­len. Daher gehen bei Pro­du­zen­ten oft Anfra­gen über Geo­me­trien ein, die nicht rea­li­sier­bar sind. Dies führt zu zusätz­li­chen tech­ni­schen Abspra­chen und Anpas­sun­gen, die das Ent­wick­lungs­pro­jekt in die Län­ge zie­hen kön­nen und häu­fig auch die Kos­ten nega­tiv beeinflussen.

Ein wei­te­rer Fak­tor betrifft den Vul­ka­ni­sa­ti­ons­pro­zess. Sehr fei­ne Geo­me­trien set­zen opti­ma­les Fließ­ver­hal­ten vor­aus, um den Roh­kau­tschuk in alle Ecken der Form zu lei­ten. Schon eine gerin­ge vor­zei­ti­ge Vul­ka­ni­sa­ti­on kann dazu füh­ren, dass der Roh­kau­tschuk nicht län­ger die fili­gra­nen Aus­spa­run­gen der Form befül­len kann.

Unter Umstän­den kann die Tem­pe­ra­tur des vor­ge­heiz­ten Werk­zeugs bereits aus­rei­chen, um das Fließ­ver­hal­ten des Roh­kau­tschuks so zu beein­flus­sen, dass die Geo­me­trie nicht län­ger rea­li­siert wer­den kann. Es wäre zwar mög­lich, das Werk­zeug voll­stän­dig abküh­len zu las­sen, aber dies wür­de sich nega­tiv auf die Zyklus­zei­ten aus­wir­ken und den Preis der For­mar­ti­kel deut­lich in die Höhe treiben.

Tipp für Konstrukteur:innen:

Ach­ten Sie dar­auf, kei­ne zu fili­gra­nen Geo­me­trien für Gum­mi­form­tei­le zu ent­wer­fen. Die­se kön­nen mit einem elas­ti­schen Werk­stoff in vie­len Fäl­len nicht rea­li­siert wer­den. Erfah­run­gen aus dem Metall­be­reich las­sen sich an die­ser Stel­le nicht 1:1 übertragen. 

Gum­mi ist weni­ger stan­dar­di­siert als Metall

Ver­gli­chen mit Metall­kom­po­nen­ten ist die Anfor­de­rungs­ana­ly­se für Gum­mi­form­tei­le kom­ple­xer und umfang­rei­cher. Elas­to­me­re sind weni­ger stan­dar­di­siert als Metal­le. Ihre Mate­ri­al­ei­gen­schaf­ten hän­gen in hohem Maße von den Zusatz­stof­fen ab, die dem Roh­stoff bei­gemischt wer­den. Nur in sel­te­nen Fäl­len ist es mög­lich, die gewünsch­ten Eigen­schaf­ten einer Gum­mi­kom­po­nen­te mit einer Stan­dard­mi­schung abzu­de­cken. Gum­mi ist ein fle­xi­bler Werk­stoff, der immer an den jewei­li­gen Ein­satz­be­reich ange­passt wer­den muss.

Die­se Fle­xi­bi­li­tät bie­tet aller­dings auch Spiel­raum für Feh­ler. Bei der Aus­wahl eines Elas­to­mers sind vie­le Varia­blen zu beach­ten. Wer­den die­se falsch ange­ge­ben, hat das End­pro­dukt even­tu­ell nicht die gewünsch­ten Eigen­schaf­ten. Die­ser Aspekt unter­schei­det Elas­to­me­re von Metal­len, die fast alle zen­tra­len Mate­ri­al­ei­gen­schaf­ten von Natur aus mitbringen.

Aus die­sem Grund hat die Anfor­de­rungs­ana­ly­se bei der Spe­zi­fi­ka­ti­on eines Gum­mi­form­teils obers­te Prio­ri­tät. Der Pro­duk­ti­ons­part­ner muss zum Bei­spiel wissen,

Die­se Anga­ben sind eine wich­ti­ge Vor­aus­set­zung für die Mate­ri­al­aus­wahl, denn sie bestim­men die genaue Zusam­men­set­zung der Gummimischung.

Tipp für Konstrukteur:innen:

Die Anfor­de­rungs­ana­ly­se für Elas­to­me­re ist deut­lich umfang­rei­cher, als Sie es aus dem Metall­be­reich gewohnt sind. Beschrei­ben Sie den Ein­satz­zweck des Form­teils so prä­zi­se wie mög­lich in Ihrem Las­ten­heft und sei­en Sie auf Rück­fra­gen gefasst. 

Metall bie­tet mehr Gestal­tungs­spiel­raum als Gummi

Was die Ver­ar­bei­tung betrifft, bie­ten Metal­le mehr Spiel­raum als Elas­to­me­re. Gum­mi­form­tei­le wer­den in der Regel per Spritz­guss in einer Form her­ge­stellt. Ein­fa­che Geo­me­trien kön­nen aus Plat­ten geschnit­ten bzw. gestanzt und Pro­fi­le extru­diert wer­den. Eine nach­träg­li­che Bear­bei­tung ist nur ein­ge­schränkt mög­lich. Hier unter­schei­den sich Elas­to­me­re von Metal­len, die über­wie­gend mecha­nisch bear­bei­tet werden.

Neh­men wir zum Bei­spiel ein Rohr, das im Inne­ren eine Nut auf­wei­sen soll. Bei einem Metall­rohr kann die Fer­ti­gung die Nut ein­fach hin­ein­frä­sen. Bei einem Gum­mi­rohr ist dies nicht mög­lich. Hier muss die Nut schon bei der Kon­struk­ti­on beach­tet und das Werk­zeug ent­spre­chend gestal­tet wer­den. Je fei­ner die Nut sein soll, des­to schwie­ri­ger ist die­se Auf­ga­be, denn bei sehr spit­zen Win­keln oder fili­gra­nen Geo­me­trien kann das Form­teil beim Her­aus­lö­sen aus dem Werk­zeug beschä­digt wer­den. Auch dies muss die Kon­struk­ti­on bei der Pro­dukt­ent­wick­lung berücksichtigen.

Tipp für Konstrukteur:innen:

Behal­ten Sie den Fer­ti­gungs­pro­zess im Hin­ter­kopf, wenn Sie ein Gum­mi­form­teil ent­wer­fen. Elas­to­me­re kön­nen nicht auf die glei­che Wei­se bear­bei­tet wer­den wie Metal­le. Bei sehr spit­zen oder fei­nen Geo­me­trien ist es rat­sam, Materialexpert:innen zu konsultieren. 

Fazit

Die Unter­schie­de zwi­schen Gum­mi und Metall betref­fen in ers­ter Linie den Stan­dar­di­sie­rungs­grad sowie die Fle­xi­bi­li­tät in der Pro­dukt­ent­wick­lung. Gum­mi ist ein elas­ti­scher Werk­stoff, der per­fekt dafür geeig­net ist, zu dämp­fen und abzu­dich­ten. Die­ser Vor­teil wird durch einen gerin­ge­ren Prä­zi­si­ons­grad erkauft, der sich in nied­ri­ge­ren Tole­ran­zen und Schwie­rig­kei­ten bei der Rea­li­sie­rung fili­gra­ner Geo­me­trien äußert. Zugleich muss Gum­mi stets an sei­nen Anwen­dungs­be­reich ange­passt wer­den. Die­ser Pro­zess erfor­dert eine gründ­li­che Anforderungsanalyse.

In der Pra­xis sind die­se Unter­schie­de haupt­säch­lich für die Kon­struk­ti­on rele­vant. Elas­to­me­re und Metal­le kon­kur­rie­ren nicht mit­ein­an­der. Sie ergän­zen sich. Fast jedes indus­tri­el­le Pro­dukt ent­hält eine Kom­bi­na­ti­on aus Gum­mi und Metall. Daher soll­te sich die Kon­struk­ti­on mit bei­den Werk­stof­fen auskennen.

White­pa­per:
Gum­mi und Kunst­stoff in der moder­nen Landtechnik

Erfah­ren Sie, wie die Land­tech­nik die aktu­el­len Her­aus­for­de­run­gen meis­ten kann

Mitarbeiter Andreas Fröhner von Jäger Gummi und Kunststoff in Hamburg

Autor: Andre­as Fröhner

Andre­as Fröh­ner ist seit 2001 Außen­dienst­mit­ar­bei­ter bei Jäger am Stand­ort Ham­burg. Der gelern­te tech­ni­sche Betriebs­wirt kommt ursprüng­lich aus dem Auto­mo­ti­ve-Bereich und weist brei­tes Wis­sen über das gesam­te Gum­mi- und Kunst­stoff­sor­ti­ment vor.

Jetzt Bei­trag teilen!

Facebook 
LinkedIn 
Telegram 
WhatsApp 
XING 
Email 

Covid-19 Contents