Reibungsarme Kunststoffe für mechanische Anwendungen

Kunststoffe für mechanische Anwendungen verringern die Reibung und erhöhen die Verschleißfestigkeit

Hochleistungskunststoffe von DuPont für mechanische Anwendungen sind verschleiß- und reibungsarme Lösungen. Ihre Festigkeit, Steifigkeit und Ermüdungsbeständigkeit kann dabei helfen, bewegliche Teile zu schützen, die Produktlebensdauer zu verlängern und den Wartungsaufwand zu verringern.

Widerstandsfähige Kunststoffe für mechanische Anwendungen können die Kosten senken

Reibung führt zu Verschleiß, der die Lebensdauer von Materialien verkürzt, die Leistung und Effizienz von Produkten verringert und die Wartungs- und Ersatzteilkosten erhöht. In vielen Fällen gilt: Je höher der Reibungskoeffizient, desto kürzer die Lebensdauer eines Teils oder Produkts.

Die Materialwissenschaftler von DuPont arbeiten mit Herstellern bei der Anwendungsentwicklung von der Konzeption bis hin zur Vermarktung zusammen und bringen ihre Erfahrung hinsichtlich der Materialanwendungen ein, um die Beurteilung von Einsatzmöglichkeiten zu unterstützen, die verschleiß- und reibungsarme Kunststoffe, Teile und Dichtungen erfordern.

Kunststoffe mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften sind zudem korrosionsbeständig und abriebfest, reduzieren die Spritzgusskosten und Bearbeitungszeiten und können die Montage vereinfachen.

Einsatzarten

In Förderanlagen und anderen Industriemaschinen ermöglichen widerstandsfähigere Kunststoffe eine höhere Tragfähigkeit und Gleitgeschwindigkeit, um die Zuverlässigkeit, Leistungsfähigkeit oder Energieeffizienz des Systems zu steigern.

In der Automobilindustrie führt eine geringere Reibung zu einem höheren Motorwirkungsgrad und niedrigerem Kraftstoffverbrauch. Gleichzeitig fördern andere mechanische Eigenschaften wie Festigkeit und Steifigkeit in Verbindung mit chemischer Beständigkeit und Formbarkeit Innovationen bei einem breitem Spektrum von Anwendungen.

Delrin® für industrielle Förderanlagen

Die intern geschmierten, verschleißfesten DuPont™ Delrin®  Kunststoffe werden ebenfalls eingesetzt, um in verschiedenen Branchen – von der Nahrungsmittelverarbeitung bis hin zur Halbleiterfertigung – Verschleiß-, Reibungs- oder Lärmprobleme bei Förderanlagen zu lösen. Die reibungsarmen Delrin® Typen ermöglichen eine längere Lebensdauer von Ketten und Verschleißleisten, das ungehinderte Gleiten des Förderguts sowie einen leiseren und schmierfreien Betrieb.

Delrin® von Renault für Kraftstoffpumpe ausgewählt

Delrin® wurde von dem Fahrzeughersteller Renault aufgrund seiner hervorragenden mechanischen Eigenschaften, chemischer Beständigkeit und besseren Verarbeitbarkeit für eine Vorrichtung zur Messung des Kraftstoffstands und eine Kraftstoffpumpe ausgewählt. Für Renault bedeutet dies weniger Teile, niedrigere Kosten, höhere Produktivität und bessere Qualität.

Verschleiß- und Reibungsübersicht

Eine integrierte Lösung für BMW-Fahrzeugtüren

Delrin®  wird zudem vom Automobilhersteller BMW in PKW-Türen eingesetzt. Die herkömmlichen Bauteile aus Stahl werden mit Fett geschmiert, damit sie reibungsfrei gleiten können. Dieser Ansatz erfordert jedoch eine regelmäßige Wartung. BMW hat in Zusammenarbeit mit den Ingenieuren von DuPont eine reibungsarme und hochleistungsfähige Alternative gefunden, bei der mit  DuPont™ Kevlar® modifiziertes Polyacetal, Delrin® 100KM zum Einsatz kommt.

Der durch die Kombination dieser beiden Materialien entwickelte reibungsarme Kunststoff wurde für die Umhüllung der Türaufhalter der Limousinen der 5er-Reihe von BMW verwendet. Damit lassen sich die Türen auch ohne Schmierung leichtgängig und leise öffnen und schließen.

Verschleißarme, hocheffiziente Buchsen aus Vespel® 

Buchsen aus DuPont™ Vespel® wurden für ein neues Abgasrückführventil (AGR-Ventil) ausgewählt, welches dabei hilft, die neue Emissionsnormen für Dieselmotoren zu erfüllen.

Die Buchsen aus Vespel®  zeichnen sich durch eine hervorragende Hitzebeständigkeit und Verschleißfestigkeit sowie durch Selbstschmierung aus und dienen in einem neuen Querlenkergestänge, das von Taiho entwickelt wurde, als Hauptlagerfläche. Die Leistungsfähigkeit der Buchsen aus Vespel® bleibt trotz des Einsatzes in einer äußerst aggressiven Umgebung während der gesamten Lebensdauer des AGR-Ventils erhalten, wodurch die Einhaltung neuer Emissionsnormen gewährleistet wird.

Aufgrund des fehlenden Schmelzpunktes bzw. eines Schmelzpunktes oberhalb der Glasübergangstemperatur (Tg) können Buchsen aus Vespel® SP den hohen Temperaturen in der Nähe des Motors und der Abgasanlage standhalten. Diese Charakteristik ermöglicht den Einsatz der Buchsen ohne Schmierung selbst dann, wenn sie den Schmutzpartikeln und Verschmutzungen im Motorraum ausgesetzt sind, was bei Metallbuchsen nicht möglich ist.

Hocheffiziente Kunststoffe für mechanische Anwendungen sparen Energie

Nur ca. 15 Prozent der in einem Liter Kraftstoff enthaltenen Energie gelangen zu den Antriebsrädern, was bedeutet, dass der größte Teil durch Ineffizienzen verloren geht. Etwa 10 Prozent dieses Energieverlusts ist auf Reibung zwischen beweglichen Teilen zurückzuführen, was mehreren Millionen Litern Öl pro Tag entspricht. Die Verbesserung der Antriebsstrangeffizienz durch Reduzierung von Reibung und Verschleiß kann daher zu einem geringeren Kraftstoffverbrauch und zur Verwirklichung einer nachhaltigeren Mobilität führen.

Anhand der Festlegung bestimmter kritischer Materialeigenschaften, die sich auf den Verschleiß bei hohen Temperaturen auswirken, waren die DuPont-Wissenschaftler in der Lage, mit Materialien wie DuPont™ Vespel® SCP eine Verschleißsenkung von 60 - 70 % zu erzielen. Bei Untersuchungen von DuPont, bei denen Vespel® SP-2515, ein graphitgefülltes Polyimid, anstelle von PEEK (Polyetheretherketon) eingesetzt wurde, wurde selbst bei kalten Temperaturen eine Reduzierung der Reibung um 45 % bis 55 % festgestellt.