JÄGER Busi­ness Blog

War­um Dich­tun­gen in der Ent­wick­lung nie unter­schätzt
wer­den soll­ten – drei typi­sche Probleme

17.11.2021   |   Tim Eltze 

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Dich­tun­gen sind dafür da, uner­wünsch­te Stoff­über­gän­ge inner­halb von tech­ni­schen Pro­duk­ten zu ver­hin­dern. Weil es sich um ver­hält­nis­mä­ßig preis­güns­ti­ge Kom­po­nen­ten han­delt, genie­ßen sie in der Kon­struk­ti­on zumeist kei­ne hohe Prio­ri­tät. Daher pro­vo­zie­ren Dich­tun­gen in Ent­wick­lungs-Pro­jek­ten häu­fig Pro­ble­me, denn jeder Anwen­dungs­fall bringt eige­ne Anfor­de­run­gen an ein Dich­tungs­ele­ment mit sich, die Konstrukteur:innen zwin­gend bekannt sein müssen.

In die­sem Bei­trag wer­fen wir einen Blick auf drei typi­sche Pro­ble­me, die durch einen nach­läs­si­gen Umgang mit Dich­tun­gen in der Ent­wick­lung von Maschi­nen und Gerä­ten ent­ste­hen kön­nen. Dazu ver­ra­ten wir Ihnen, wie Sie die beschrie­be­nen Schwie­rig­kei­ten wirk­sam ver­mei­den können.

Pro­blem 1: Der Bau­raum ist für die vor­ge­se­he­ne Dich­tung ungeeignet

Ob (und wie lan­ge) eine Dich­tung die ihr zuge­wie­se­ne Auf­ga­be erfül­len kann, hängt nicht zuletzt von ihrer Ein­bau­um­ge­bung ab. Selbst für ein­fa­che O‑Ringe müs­sen in der Kon­struk­ti­on z. B. geeig­ne­te Nuten oder Ver­tie­fun­gen ein­ge­plant wer­den, in wel­che die Dich­tung ein­ge­fasst wer­den kann. Kom­ple­xer gestal­ten sich die Vor­aus­set­zun­gen für aus­ge­feil­te Ele­men­te wie Rota­ti­ons- oder Hydrau­lik­dich­tun­gen, deren Anfor­de­run­gen in der Kon­struk­ti­on spe­zi­fi­sches Know-how erfordern.

Wenn der vor­ge­se­he­ne Bau­raum für eine Dich­tung unge­nü­gend ist, kann das Pro­ble­me ver­ur­sa­chen. Typisch ist, dass bestehen­de Kon­struk­ti­ons­zeich­nun­gen zu einem spä­ten Zeit­punkt im Pro­dukt­ent­ste­hungs­pro­zess (PEP) ange­passt wer­den müs­sen, was zusätz­li­che Ent­wick­lungs­schlei­fen erfor­dert. Um dies zu ver­hin­dern, ent­schei­den sich man­che Unter­neh­men für hoch­kom­ple­xe Dich­tungs­ele­men­te, die für das Pro­jekt erst noch kon­zi­piert wer­den müs­sen – inklu­si­ve kost­spie­li­ger Werk­zeug­kon­zep­te. Im schlimms­ten Fall wird eine Dich­tung man­gel­haft ver­baut, sodass sie im Ein­satz frü­her oder spä­ter ver­sagt. Bei einem Her­stel­ler von Elek­tronik­ge­rä­ten führ­te eine unsau­ber ver­bau­te Dich­tung bei­spiels­wei­se dazu, dass die Elek­tro­nik mit Staub in Berüh­rung kam und nach kur­zer Zeit kom­plett ausfiel.

Pro­du­zie­ren­de Unter­neh­men, die Ver­zö­ge­run­gen, Fol­ge­kos­ten und Repu­ta­ti­ons­ver­lus­te ver­mei­den wol­len, müs­sen die Anfor­de­run­gen jeder Dich­tungs­kom­po­nen­te (Bau­raum, funk­tio­na­le Anfor­de­run­gen etc.) bereits in ihren Kon­struk­ti­ons­zeich­nun­gen aus­rei­chend berück­sich­ti­gen. Das bedeu­tet jedoch nicht, dass Konstrukteur:innen ihre Maschi­nen um die Dich­tung her­um kon­zi­pie­ren soll­ten. Ein ein­fa­cher Maß­nah­men­ka­ta­log, in dem alle rele­van­ten Anfor­de­run­gen und Pro­zes­se auf­ge­führt sind, kann die beschrie­be­nen Schwie­rig­kei­ten oft im Keim ersticken.

Pro­blem 2: Das Dich­tungs­ma­te­ri­al passt nicht zu den Rah­men­be­din­gun­gen der Maschine

Auch für Dich­tun­gen gel­ten teil­wei­se stren­ge gesetz­li­che Vor­ga­ben und Qua­li­täts­stan­dards. Ent­spre­chen­de Anfor­de­run­gen müs­sen Kon­struk­ti­ons-Teams bereits zu Beginn des Ent­wick­lungs-Pro­jekts ken­nen, um eine Dich­tung rich­tig aus­le­gen zu kön­nen. Andern­falls kommt es auch hier zu teu­ren Ver­zö­ge­run­gen und zusätz­li­chen Entwicklungsschleifen.

Ein Bei­spiel hier­für ist die Brand­klas­si­fi­ka­ti­on UL94. Die­se kommt zum Ein­satz, wenn ein Kunst­stoff­ar­ti­kel einem gewis­sen Brand­ri­si­ko aus­ge­setzt ist und daher flamm­re­sis­tent sein muss. In man­chen Fäl­len ver­ges­sen Unter­neh­men, dass die­se Eigen­schaft das gesam­te Pro­dukt betref­fen muss, nicht nur ein­zel­ne Kom­po­nen­ten. Sie ver­wen­den für das Gehäu­se zwar einen UL94-klas­si­fi­zier­ten Kunst­stoff, aber nicht für die Dich­tung. Infol­ge­des­sen ist das Gesamt­pro­dukt nicht aus­rei­chend flamm­re­sis­tent, was wei­te­re Zer­ti­fi­zie­run­gen beein­träch­ti­gen kann.

Sol­che Pro­ble­me sind bei der Ent­wick­lung von Dich­tungs­kom­po­nen­ten nicht unge­wöhn­lich. Sie las­sen sich mit einer gewis­sen­haf­ten Mate­ri­al­aus­wahl umge­hen. Dabei müs­sen Unter­neh­men im Vor­feld alle rele­van­ten Rah­men­be­din­gun­gen ana­ly­sie­ren, die für die Dich­tung von Bedeu­tung sind. Neben recht­li­chen Vor­ga­ben zäh­len dazu:

Ent­schei­dend sind bei der Mate­ri­al­aus­wahl Sorg­falt, Erfah­rung und Fach­wis­sen. Per se gibt es für jede Dich­tung ein geeig­ne­tes Mate­ri­al. Die Her­aus­for­de­rung ist, aus der Viel­zahl an Werk­stof­fen die Mischung zu iden­ti­fi­zie­ren, mit der sich die Anfor­de­run­gen an die Dich­tung am bes­ten umset­zen lassen.

Steue­rungs­tech­ni­ker an einer Industrieanlage

3. Die Geo­me­trie des Bau­teils ist nicht dich­tungs­ge­recht konzipiert

In der Regel fokus­sie­ren sich Kon­struk­ti­ons-Teams zunächst auf Metall­kom­po­nen­ten. Gum­mi- und Kunst­stoff­tei­le erhal­ten erst dann ihre Auf­merk­sam­keit, wenn das Pro­dukt zum gro­ßen Teil fer­tig designt ist. Das heißt jedoch, dass die Anfor­de­run­gen der Dich­tungs­tech­nik über einen gro­ßen Teil des Kon­struk­ti­ons­pro­zes­ses kaum Beach­tung fin­den. Für Lie­fe­ran­ten von Gum­mi- und Kunst­stoff­kom­po­nen­ten stellt dies eine Her­aus­for­de­rung dar, denn sie sol­len Dich­tun­gen lie­fern, die sich in der vor­ge­se­he­nen Form ent­we­der gar nicht oder nur mit hohem finan­zi­el­lem Auf­wand her­stel­len las­sen. Bei­de Sze­na­ri­en wir­ken sich nega­tiv auf Ter­min- und Kos­ten­vor­ga­ben im PEP aus.

Schwie­rig­kei­ten ver­ur­sacht vor allem die geo­me­tri­sche Aus­ge­stal­tung des Bau­teils, in dem die Dich­tung ver­baut wer­den soll. Spit­ze Ecken und Kan­ten, kom­pli­zier­te Win­kel sowie aus­ge­fal­le­ne For­men las­sen sich, wenn über­haupt, nur mit hohem Auf­wand abdich­ten. Das glei­che gilt für Bau­tei­le, in denen Höhen­un­ter­schie­de bestehen. Die­se erschwe­ren es, eine Dich­tung gleich­mä­ßig anzu­brin­gen, da die Mate­ri­al­mi­schung in der Fer­ti­gung nicht gleich­mä­ßig ver­presst wer­den kann. Folg­lich müs­sen Dich­tungs­her­stel­ler auf kom­ple­xe, auf­wen­di­ge Fer­ti­gungs­ver­fah­ren zurück­grei­fen, um die Anfor­de­run­gen ihrer Kun­den zu erfüllen.

Wer­den Dich­tun­gen in der Kon­struk­ti­on zu spät berück­sich­tigt, ver­hin­dert dies häu­fig den Ein­satz kos­ten­güns­ti­ger, fer­ti­gungs­tech­nisch ein­fa­cher zu rea­li­sie­ren­der Lösun­gen. Stan­dard­dich­tun­gen (z. B. O‑Ringe), die ohne dedi­zier­tes Werk­zeug­kon­zept ein­fach hin­zu­ge­kauft wer­den könn­ten, las­sen sich bei­spiels­wei­se in kom­ple­xen Geo­me­trien nicht ein­set­zen. Ein­spar­po­ten­tia­le – nicht nur mone­tär, son­dern auch hin­sicht­lich des CO2-Fuß­ab­drucks des Unter­neh­mens (Mate­ri­al­aus­schuss, Ener­gie­ein­satz etc.) – blei­ben auf die­se Wei­se ungenutzt.

Wesent­lich sinn­vol­ler ist es, wenn Konstrukteur:innen bereits bei der Pla­nung die Vor­aus­set­zun­gen berück­sich­ti­gen, die für eine Dich­tung gege­ben sein müs­sen. Ihr ers­ter Ansatz soll­te dar­in bestehen, mög­lichst häu­fig auf Stan­dard­kom­po­nen­ten zurück­zu­grei­fen. Ist dies aus­ge­schlos­sen, soll­ten Kon­struk­ti­ons-Teams am bes­ten früh den Kon­takt zu Materialexpert:innen suchen. Deren Know-how erleich­tert es, mit Blick auf mone­tä­re Vor­ga­ben und fer­ti­gungs­tech­ni­sche Umset­zungs­mög­lich­kei­ten die bes­te Lösung zu entwickeln.

Zusam­men­ge­fasst

Bereits klei­ne Nach­läs­sig­kei­ten kön­nen in der Dich­tungs­tech­nik Scha­dens­fäl­le, auf­wän­di­ge Ent­wick­lungs­schlei­fen und zusätz­li­che Kos­ten nach sich zie­hen. Umso wich­ti­ger ist es, dass Kon­struk­ti­ons-Teams sich bereits zu Beginn des Pro­jek­tes aus­führ­lich mit den Rah­men­be­din­gun­gen befas­sen, denen ihre Dich­tun­gen aus­ge­setzt sind. Das betrifft u. a. den not­wen­di­gen Bau­raum, das zu ver­wen­den­de Mate­ri­al sowie die Geo­me­trie der Kom­po­nen­ten, in denen die Dich­tun­gen ein­ge­baut wer­den sollen.

White­pa­per:
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Autor: Tim Eltze

Tim Elt­ze ist seit mehr als 20 Jah­ren im Bereich der Gum­mi- und Kunst­stoff­pro­duk­te tätig und ver­fügt über ein fun­dier­tes Fach­wis­sen in die­sen Berei­chen. Aktu­ell ist er bei Jäger als Regio­nal­lei­ter Nord und Stand­ort­lei­ter Ham­burg beschäftigt.

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