Gut für Härte 10

Maschinenelemente

Gleitlager – Die Prüfung von Industriediamanten setzt hoch abrasiven Diamantstaub frei. Trocken laufende Polymergleitlager gewährleisten dabei einen minimalen Verschleiß der Prüfgeräte.

30. März 2015

Zu den wichtigsten Rohstoffen zur Herstellung von Werkzeugen und anderer Hightech-Produkte zählen Industriediamanten. Das kristalline Mineral verbindet extreme Härte und Wärmeleitfähigkeit mit einem hohen Brechungsindex sowie Transparenz und Fluoreszenz. Die industriellen Einsatzgebiete reichen vom Baugewerbe, dem Maschinenbau und der Medizintechnik über die Elektrotechnik, Elektronik und Solarindustrie bis hin zu Brillenherstellern, die ihre Gläser mit Industriediamanten polieren.

Entscheidend für den optimalen Einsatz von Industriediamanten ist jedoch ihre exakte und reproduzierbare Abstimmung auf das jeweilige Anforderungsprofil, damit die Qualität des Endproduktes stimmt. Für die Hersteller von Diamantwerkzeugen zum Beispiel ist deshalb eine Festigkeits- bzw. Bruchanalyse des gelieferten Rohstoffs eine unabdingbare Voraussetzung, damit die Werkzeuge die richtigen Schnittgeschwindigkeiten und lange Standzeiten erreichen.

Im Wareneingang der Werkzeughersteller befinden sich deshalb meist spezielle Mess- und Prüfgeräte, die die Festigkeit der Diamanten analysieren. Der weltweit führende Hersteller solcher Spezialmaschinen ist die Vollstädt-Diamant GmbH mit Sitz in der brandenburgischen Gemeinde Seddiner See. Das Unternehmen baut auftragsgebunden in sehr kleinen Serien Standardmess- und Prüfanlagen, die unter anderem zur Qualitäts- und Festigkeitsanalyse von Diamanten mit Korngrößen ab dem Mikrometerbereich eingesetzt werden können. Von jedem geprüften Korn liegen anschließend Angaben zu Größe, Form, Bruchfestigkeit sowie gegebenenfalls eine Abbildung vor.

Die Mess- und Prüfgeräte kommen weltweit vorwiegend in der Wareneingangskontrolle zum Einsatz. Eine wichtige Rolle spielt dabei ihre Robustheit im Betriebsalltag, erklärt Dipl.-Ing. Jörg Frenzel, der als einer von zwei Mitarbeitern für Entwicklung, Bau, Vertrieb und Service der Prüfgeräte zuständig ist: »Aufstellen, einrichten und arbeiten: Unsere Anlagen müssen einfach funktionieren.«

Schmierfrei gegen Abrasion

Maßgeblich für einen zuverlässigen Betrieb der Prüfgeräte ist vor allem die Robustheit gegenüber dem extrem feinen und hoch abrasiven Diamantstaub, der beim Zerbrechen der Diamanten bei der Festigkeitsanalyse freigesetzt wird und sich auf alle Führungen und Lagerstellen legt. Seit vielen Jahren verwenden die Diamantspezialisten in ihren Anlagen deshalb die schmiermittelfreien und verschleißfesten Polymerprodukte der Igus GmbH aus Köln.

Zum Einsatz kommt dabei nahezu die gesamte Produktpalette in verschiedenen Geometrien und Durchmessern, von Flansch- und Stehlagern der Baureihe igubal über Gleit- und Rundtischlager aus iglidur-Polymeren bis zu drylin-Lineargleitlagern. In einem automatisierten Mikroskop für die Größen- und Formbestimmung von Schleifstoffen und Werkstoffen kommen außerdem robuste Energieführungen von Igus zum Einsatz. In einem weiteren Festigkeitsprüfgerät beweist zudem Plattenmaterial aus dem verschleißfesten Werkstoff iglidur J seine Vielseitigkeit: Hier läuft ein in die Prüfanlage integriertes Sensorwechselsystem seit 2005 völlig problemlos auf der schmiermittelfreien Platte, die in Größe und Dicke kundenspezifisch auf die Anforderungen vor Ort ausgelegt worden ist.

Auf eine eigene mechanische Bearbeitung der Kunststoffprodukte verzichtet der Anlagenbauer dabei grundsätzlich. Stattdessen liefert Igus alle Komponenten nach dessen Vorgaben einbaufertig, komplett bearbeitet und konfektioniert. Bei Bedarf stellen die Kölner aus ihrem Baukastensystem zudem auch Linearachsen mit Anschlusskit zum Anflanschen von Schrittmotoren innerhalb weniger Tage zur Verfügung – und das schon ab Stückzahl 1. Frenzel fasst zusammen: »Sobald wir etwas bewegen müssen, erfolgt der Griff zum Igus-Katalog –und in der Regel werden wir fündig.«

Robustheit zählt

Der entscheidende Vorteil der Polymerprodukte ist für Frenzel ihre Schmiermittelfreiheit: Weil kein Öl oder Fett an der Lagerstelle sitzt, können sich die abrasiven Diamantpartikel nicht festsetzen. Der größte Teil prallt ab und kann keinen Schaden anrichten. Dringt doch einmal ein Partikel in die Lagerstelle ein, wird der Fremdkörper in die Wand des Gleitlagers eingebettet, ohne zu Beschädigungen zu führen.

Die hohe Abriebfestigkeit der Materialien und der Trockenlauf gewährleisten auf diese Weise höchste Standzeiten. Temperaturbeständigkeit zählt zusätzlich bei einem Durchlaufofen, in dem die Industriediamanten unter Schutzgasatmosphäre bei bis zu 1.000 Grad Celsius einer thermischen Behandlung unterzogen werden. Dabei rotiert in dem Ofen ein um 3 Grad geneigtes Quarzrohr, das auf einer Seite mit Hilfe eines einbaufertigen Polymerrundtischlagers aus dem Standardprogramm von Igus gelagert wird. Als Gegenlager dient ein temperaturbeständiges verschleißfestes Polymer-Halbzeug in einer Sonderabmessung, das in kleiner Stückzahl mechanisch endbearbeitet worden ist.

Beide Unternehmen arbeiten schon seit vielen Jahren vertrauensvoll zusammen, und Frenzel bestätigt: »Wir sind von den Vorteilen der schmiermittel- und damit wartungsfreien Polymerlager so überzeugt, dass wir ständig über weitere Einsatzmöglichkeiten nachdenken. Darüber hinaus werden uns jederzeit problemlos Musterteile zur Verfügung gestellt, die wir in unseren Anlagen ausprobieren können. Obwohl wir mit unseren Spezialanlagen auf keine großen Stückzahlen kommen, fühlen wir uns jederzeit gut beraten. Für jedes Anforderungsprofil wird eine passende Polymerlösung zur Verfügung gestellt.«

Lager für alle

Die trocken laufenden Polymer-Gleitlager des Kölner Kunststoffspezialisten Igus bewähren sich seit vielen Jahren in zahllosen Anwendungen in den verschiedensten Branchen, von der Automobil- über die Verpackungs- und Lebensmittelindustrie bis zu Chemieanlagen- und Pumpenbauern.

Standardmäßig umfasste das Liefer-programm bisher Gleitlager aus den fünf Werkstoffen iglidurG, J, W300, X und M250 in mehr als 100 Abmessungen. Durch die enormen Fortschritte bei der eigenen Entwicklung neuer Gleitlager-Werkstoffe haben die Kölner ihr Vollsortiment jetzt um elf weitere Polymertypen und 1.321 neue Katalogabmessungen erweitert, mit denen der Kunststoffspezialist alle erdenklichen Anforderungen an Gleitlager direkt ab Lager abdecken kann.

Jeder der 16 Werkstoffe ist damit in mehr als 110 Abmessungen bis 50 Millimeter Durchmesser sofort bestellbar. Konstrukteure sind somit in der Lage, ohne Einschränkung das optimale Gleitlager für ihre individuellen Anwendungen und Wellen zu einem günstigen Preis zu bestellen – und zwar ab Stückzahl 1. Unter den elf neuen Vollsortiment-Werkstoffen befinden sich unter anderem High-Tech-Polymere wie iglidurQ2 für hohe Lasten oder iglidurZ für sehr hohe Temperaturen. Allein bei den FDA-geeigneten Werkstoffen für die Verpackungsindustrie sind drei neue Werkstoffe hinzugekommen.

Ein Tool auf der Internetseite des Unternehmens ermittelt nach Eingabe von Umgebungsparametern und Abmessungen für jeden Werkstoff die geeigneten Produkte mit ihren Preisen und berechnet präzise die Lebensdauer in Stunden.

Erschienen in Ausgabe: 02/2015