JÄGER Busi­ness Blog

Gum­mi­fe­der­ele­men­te in der Agrar­in­dus­trie: Ein mah­nen­des Bei­spiel aus der Praxis

15.12.2021   |  Lukas Grünig

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Mate­ri­al­kom­pe­tenz und anfor­de­rungs­ge­rech­tes Pro­dukt­de­sign sind Grund­vor­aus­set­zun­gen für den erfolg­rei­chen Ein­satz von Gum­mi- und Kunst­stoff­bau­tei­len. In vie­len Ent­wick­lungs­ab­tei­lun­gen des Maschi­nen­baus ist Stahl der vor­herr­schen­de Werk­stoff und es fehlt an Erfah­rung im Umgang mit Poly­mer­werk­stof­fen. Durch die feh­len­de Mate­ri­al­kom­pe­tenz kommt es bei Pro­duk­ten immer wie­der zu Pro­ble­men. Wor­auf die­se Schwie­rig­kei­ten basie­ren und wie Unter­neh­men sie ver­mei­den, wird am Bei­spiel von Gum­mi­fe­der­ele­men­ten in der Agrar­in­dus­trie deutlich. 

Die Aus­gangs­si­tua­ti­on

Gum­mi­fe­der­ele­men­te fin­den in der Land­tech­nik Anwen­dung, spe­zi­ell an Maschi­nen für die Boden­be­ar­bei­tung. In Schei­ben­eg­gen bil­den sie das Dreh­ge­lenk zwi­schen dem star­ren Maschi­nen­rah­men und dem beweg­li­chen Schei­ben­arm, an dem die metal­li­schen Schei­ben durch den Boden gezo­gen wer­den. Gum­mi­fe­der­ele­men­te sor­gen dafür, dass die durch inho­mo­ge­ne Böden (z. B. im Acker befind­li­che Stei­ne) erzeug­ten har­ten Stö­ße vom Maschi­nen­rah­men ent­kop­pelt wer­den. Zudem erhö­hen sie die Fähig­keit der Boden­kon­tur­ver­fol­gung der ein­zel­nen Schei­ben. Für die Zuver­läs­sig­keit und Lebens­zeit einer Land­ma­schi­ne sind sie daher von hohem Wert. 

Case Stu­dy: Gum­mi-Feder­ele­men­te für die Agrartechnik

In unse­rer Case Stu­dy erfah­ren Sie, wie Gum­mi­fe­der­ele­men­te zur Dämp­fung von Vibra­tio­nen in Land­ma­schi­nen ein­ge­setzt wer­den können. 

Gum­mi­fe­der­ele­men­te für Schei­ben­eg­gen wer­den auf der gan­zen Welt von spe­zia­li­sier­ten Lie­fe­ran­ten pro­du­ziert. Jäger Gum­mi und Kunst­stoff etwa hat gemein­sam mit eini­gen euro­päi­schen OEMs der Boden­be­ar­bei­tungs­tech­nik spe­zi­el­le Gum­mi­fe­der­ele­men­te auf Basis einer Hoch­leis­tungs-Elas­to­mermi­schung ent­wi­ckelt, die sich im Feld­ein­satz seit Jah­ren bewäh­ren und per­ma­nent wei­ter­ent­wi­ckelt werden.

Vor eini­ger Zeit wand­te sich dies­be­züg­lich ein Maschi­nen­bau­un­ter­neh­men an das Jäger-Team. Es han­del­te sich zunächst um eine lose Anfra­ge, bei der das Unter­neh­men rela­tiv weni­ge Infor­ma­tio­nen zu den funk­tio­na­len Anfor­de­run­gen sowie den Mate­ri­al­spe­zi­fi­ka­tio­nen lie­fer­te, die für sei­ne Gum­mi­fe­der­ele­men­te rele­vant sind. Dar­über hin­aus gab es einen nied­ri­gen Ziel­preis vor, der sich – so der ers­te Ein­druck – ohne Ein­schrän­kun­gen hin­sicht­lich Mate­ri­al­qua­li­tät nicht rea­li­sie­ren ließ.

Der Kun­de stell­te ein Mus­ter sei­nes bis­he­ri­gen Bau­teils zur Über­prü­fung bereit. Jäger unter­such­te die Kom­po­nen­te sowohl im haus­ei­ge­nen Prüf­stand für Gum­mi­fe­der­ele­men­te als auch im phy­si­ka­lisch-che­mi­schen Labor. Im Fokus stan­den dabei funk­ti­ons­re­le­van­te phy­si­ka­li­sche Eigen­schaf­ten wie Rück­prall, Druck­ver­for­mungs­rest und Wei­ter­reiß­wi­der­stand. Im zwei­ten Schritt tes­te­te Jäger die fer­tig mon­tier­ten Bau­tei­le auf einem Prüf­stand, der den rea­len Feld­ein­satz über meh­re­re Wochen hin­weg simulierte.

In wel­che Fal­le tapp­te das Maschinenbauunternehmen?

Die Labor- und Prüf­stand­s­er­geb­nis­se waren unbe­frie­di­gend. Die eigent­li­che Funk­ti­on der Gum­mi­fe­der­ele­men­te, die um ein Vier­kant­rohr ange­ord­net das Dreh­ge­lenk bil­den und nach der Kraft­ein­wir­kung (z.B. durch einen Stein im Acker) den aus­ge­lenk­ten Schei­ben­arm wie­der zurück­stel­len sol­len, war nicht gege­ben. Die iden­ti­fi­zier­te Fehl­funk­ti­on des Gum­mi­fe­der­ele­ments begrün­de­te sich in den schlech­ten phy­si­ka­li­schen Eigen­schaf­ten des Elas­to­mer­ma­te­ri­als. Die blei­ben­den Ver­for­mun­gen des demon­tier­ten Gum­mi­fe­der­ele­ments lie­ßen auf einen schlech­ten Druck­ver­for­mungs­rest schlie­ßen. Die Labor­prü­fung beleg­te die­se The­se. Das Bau­teil ent­hielt u. a. einen hohen Anteil an Füll­stof­fen, die sich nega­tiv auf die mecha­ni­schen Eigen­schaf­ten der Elas­to­mermi­schung auswirkten.

Trotz die­ser Test­ergeb­nis­se setz­te das Maschi­nen­bau­un­ter­neh­men die Zusam­men­ar­beit mit dem Lie­fe­ran­ten des Mus­ter­bau­teils fort. Die­se Ent­schei­dung, die im Nach­gang gro­ße Pro­ble­me ver­ur­sach­te, war aus Sicht des Unter­neh­mens zunächst durch­aus nahe­lie­gend. Bedingt wur­de sie durch das Zusam­men­spiel unter­schied­li­cher Fak­to­ren, die im Bereich Gum­mi und Kunst­stoff immer wie­der auftreten:

Wel­che Fol­gen erga­ben sich daraus?

Ein hal­bes Jahr nach der ers­ten Anfra­ge mel­de­te sich der Land­ma­schi­nen­her­stel­ler wie­der bei Jäger Gum­mi und Kunst­stoff. Die in den Land­ma­schi­nen instal­lier­ten Gum­mi­fe­der­ele­men­te fie­len wie befürch­tet bereits nach kur­zer Zeit aus. Welt­weit kam es dadurch zu zahl­rei­chen Rück­läu­fern aus dem Markt, die dem Unter­neh­men nicht nur immense Kos­ten ver­ur­sach­ten, son­dern auch sei­ne Repu­ta­ti­on beschädigten. 
Defor­mier­tes Gummifederelement

Auf­grund des bestehen­den Scha­dens­falls ent­schied der Land­ma­schi­nen­her­stel­ler, die Ent­wick­lung der Gum­mi­fe­der­ele­men­te wie­der auf­zu­neh­men. In enger Abstim­mung mit den Materialexpert:innen von Jäger wur­den die Anfor­de­run­gen an das Mate­ri­al prä­zi­se defi­niert und eine hoch­wer­ti­ge Elas­to­mermi­schung auf die funk­tio­na­len Bedürf­nis­se des Bau­teils ange­passt. Mit­tels intel­li­gen­tem Werk­zeug­kon­zept konn­ten kurz­fris­tig Pro­to­ty­pen pro­du­ziert und aus­führ­lich getes­tet werden.

Die­se Sorg­falt zahl­te sich für den Land­ma­schi­nen­her­stel­ler am Ende aus. Gemein­sam mit Jäger kon­zi­pier­te er ein Feder­ele­ment, das für die bean­spru­chen­de Arbeit auf dem Feld geeig­net ist und bis heu­te in zahl­rei­chen wei­te­ren Land­ma­schi­nen ver­baut wird. Die Rück­mel­dun­gen, die das Unter­neh­men aus dem Markt erhält, sind mitt­ler­wei­le wie­der positiv.

Fazit

Bei­spie­le wie die­ses sind im Maschi­nen­bau nicht unge­wöhn­lich. Auf­grund des hohen Zeit- und Kos­ten­drucks, dem vie­le Unter­neh­men unter­lie­gen, tref­fen sie im Umgang mit Gum­mi- und Kunst­stoff­kom­po­nen­ten immer wie­der Fehl­ent­schei­dun­gen. Zumal Erfah­rung und Know-how in die­sem Bereich nicht in jedem Ent­wick­lungs­team vor­han­den sind.

Das Sze­na­rio, das wir in die­sem Bei­trag vor­ge­stellt haben, lässt sich wirk­sam ver­mei­den, wenn Kun­den ihre Lie­fe­ran­ten früh­zei­tig in eine Ent­wick­lung mit­ein­be­zie­hen und aus­führ­lich über die Spe­zi­fi­ka­tio­nen des Bau­teils dis­ku­tie­ren. Geschieht dies bereits zu Beginn von Ent­wick­lungs­pro­jek­ten, ent­ste­hen erfah­rungs­ge­mäß die bes­ten Vor­aus­set­zun­gen, um mit Blick auf die erfor­der­li­che Funk­tio­na­li­tät der Kom­po­nen­te und den anvi­sier­ten Ziel­preis die bes­te Ent­schei­dung zu treffen.

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Autor: Lukas Grünig

Lukas Grü­nig unter­stützt OEMs aus der Land­ma­schi­nen­tech­nik in der Ent­wick­lung von Bau­tei­len aus Gum­mi und Kunst­stoff. Seit 2020 ist der stu­dier­te Maschi­nen­bau­in­ge­nieur bei Jäger als stand­ort­über­grei­fen­der Bran­chen­ma­na­ger im Bereich Agrar­tech­nik tätig.

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