Universell versus individuell. Verschiedene Wege zur jeweils „besten“ Dichtung

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Holger Best

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Bärbel Schäfer

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Weitere Fachartikel aus DICHT! Ausgabe 2.2010:

Kommentar:

Die modernen Daten- und Speichersysteme ermöglichen uns Analysen, Hochrechnungen, Datentransfers mit atemberaubender Geschwindigkeit. Wir haben Flugzeuge, die uns und unsere Waren in kürzester Zeit an fast jeden Ort der  Welt bringen. Unsere anscheinend zum Wachstum verdammte Weltwirtschaft ist eng verzahnt und setzt auf eine immer intensivere Zusammenarbeit. Viele glauben, dass die positive Entwicklung – wenn auch mit einigen Schwankungen – immer weiter geht und dass die Zukunft gut planbar bzw. vorhersehbar ist. Doch an dieser Sichtweise werden – zumindest in letzter Zeit – immer mehr Zweifel geäußert. Wer heute keinen 5- oder 10-Jahresplan hat, steht nicht mehr zwingend im Abseits. Die Krise der Finanzwirtschaft mit den Folgen für die Weltwirtschaft, Währungsturbulenzen, Staatsverschuldung zeigen uns die großen Abhängigkeiten, die geringen Einflussmöglichkeiten und Grenzen auf. Kaum schöpfte die Wirtschaft Hoffnung auf eine kleine wirtschaftliche Belebung, da zeigte uns ein Vulkanausbruch, wie wenig planbar und beinfluss- bar unser Leben wirklich ist. Reisende kamen tagelang nicht ans Ziel, Frachtflugzeuge konnten keine Waren von und nach Westeuropa liefern. Produktionswerken drohte der Bandstillstand. Wer von uns hat bisher eingeplant, dass uns „Asche“ so aus dem Rhythmus bringt? Über die Folgen eines „richtigen“ Vulkanausbruches mag man vor diesem Hintergrund gar nicht erst nachdenken. [...]

Karl-Friedrich Berger (ISGATEC GmbH)
Flüssigdichtungen:

Kaum ein Dichtungssegment macht in der letzten Zeit eine so dynamische Entwicklung durch wie Flüssigdichtungen und hat darüber hinaus ein so hohes Potenzial, andere Dichtungstypen zu verdrängen. Zu aktuellen Trends, Herausforderungen und Lösungsansätzen für die unterschiedlichen Einsatzbereiche von heute und morgen äußert sich eine Reihe von Experten.

„Zu den zentralen Problemstellungen, die perspektivisch zu lösen sein werden, zählen z.B. die elektrische Leitfähigkeit bei Dichtungen, eine höhere Wirtschaftlichkeit und kürzere Produktzykluszeiten durch schnellere Materialreaktion.“ – Peter Fischer, Marketingleiter, Sonderhoff Chemical GmbH

„Von Hand eingebrachte Dichtformen, z.B. Formteildichtungen aus Moosgummi, O-Ringe, wasserge- strahlte Dichtungsformen und zweidimensionale Oberflächenmatten, werden in großem Maße verdrängt werden.“ – Thomas Fritz, Vertrieb und Projektierung, MIGA Sealtec GmbH  [...]

„Der Markt fordert schnelle, perfekte und kostengünstige Lösungen. Material- und Maschinenhersteller müssen flexibel auf die Anforderungen reagieren.“ –  Dr. Klaus Schamel, Geschäftsführer, RAMPF Giessharze GmbH & Co. Kg und Bernd Faller, Geschäftsführer RAMPF Dosiertechnik GmbH & Co. KG

„Flüssigdichtungen sind ein Verfahren mit wachsendem Potenzial in verschiedenen Branchen. Eine wichtige Voraussetzung für den effizienten Einsatz dieser Technologie ist eine modular aufgebaute halb- bis vollautomatisierte Verarbeitungstechnik.“ – Franziska Weichhaus, Marketingleitung, Scheugenpflug AG

„Flüssigdichtungen werden vor allem dort eingesetzt, wo hochwertige Teile, wie z.B. Elektronik und Mechanik, geschützt werden müssen. Speziell im Bereich der Elektronik werden vermehrt strahlungsarme Geräte gefordert. durch den Einsatz von flüssigen EMV-Dichtungen werden hier Lösungen angeboten, da einlegeschnüre die filigranen Forderungen nicht erfüllen.“ – Boris Kübler, Steffen Braun, Geschäftsführung  Dostech GmbH

„Auch neue 2K/4K-Materialkombinationen können durch die Nachteile ihrer reaktiven chemisch-basierten Produktionsnatur nicht an die technischen Vorteile und den wirtschaftlichen Nutzen der etablierten 1K-Technologie heranreichen. Für die 1K-Technologieträger liegt die Zukunft in der Entwicklung weiterer innovativer auftragsverfahren mit Integration in vor- und nachgelagerte Produktionsprozesse.“ –  Dr. Frank Kukla, Geschäftsführender Gesellschafter, Ceracon GmbH

„Das größere Potenzial wird in der Weiterentwicklung der bewährten Niederdruckeinrichtungen und deren Peripherie zur besseren Einbindung in Gesamtfertigungskonzepte gesehen. Und somit die Kunden mit flexiblen Lösungen und stetig besserem Preis-/Leistungsverhältnis zu unterstützen.“– Roland Apenburg, Vertrieb, Cannon Deutschland GmbH

„Zukünftig werden Flüssigdichtsysteme – über das reine abdichten hinaus – eine Anzahl weiterer Funktionen übernehmen und damit traditionelle Dichtungslösungen in vielen Bereichen mehr und mehr verdrängen.“ – Christof Carduck, Leiter Verkauf & Marketing, Wilhelm Köpp Zellkautschuk GmbH & Co. KG

Peter Fischer (Sonderhoff Chemical GmbH), Thomas Fritz (MIGA Sealtec GmbH), Peter Fischer (Sonderhoff Chemical GmbH), Thomas Fritz (MIGA Sealtec GmbH), Dr. Klaus Schamel, Bernd Faller (RAMPF Dosiertechnik GmbH & Co. KG), Franziska Weichhaus (Scheugenpflug AG), Boris Kübler, Steffen Braun (Dostech GmbH), Dr. Frank Kukla (Ceracon GmbH), Roland Apenburg (Cannon Deutschland GmbH), Christof Carduck (Wilhelm Köpp Zellkautschuk GmbH & Co. KG)
Klebetechnik:

Metallwerkstoffe sind im Maschinenbau nach wie vor die am häufigsten verwendeten Werkstoffe. Klebstoffe können hier einen wertvollen Beitrag leisten, da sie einzelne Bauteile aus unterschiedlichen Werkstoffen gewichtssparend und spannungsausgleichend miteinander verbinden. Daher löst das Kleben zunehmend das Schweißen ab. Um Werkstoffe abzudichten, stehen verschiedenste Klebstoffe zur Verfügung, deren Eigenschaften ständig auf Anwendungen im Maschinenbau optimiert werden. Neben den schon lange etablierten Epoxidharzklebstoffen wurden jetzt anaerob härtende Klebstoffe weiter optimiert. Sie bieten beste Voraussetzungen für das abdichten gegen Medien und einen Einsatz in einem hohen Temperaturbereich.

Beim Einsatz von Klebstoffen im Maschinenbau sind neben Kosteneinsparungen  in der Verarbeitung auch die Zuverlässigkeit der Klebeverbindungen die ausschlaggebenden Argumente. Nicht alle Metalle, wie z.B. Edelstahl, Aluminium, dünne Bleche oder Mischverbindungen, sind ohne größeren Aufwand für das Schweißen geeignet. Zusätzlich verhindern moderne Oberflächenbeschichtungen vielfach den Einsatz von hohen Temperaturen. [...]

Dipl.-Ing. Bernd Scholl (DELO Industrie Klebstoffe GmbH & Co. KG a.A.)

In modernen Fertigungsprozessen haben konventionelle Verbindungstechniken mehr und mehr ausgedient. Denn es verstärkt sich der Trend, diese durch Verklebungen zu ersetzen. Aus diesem Grund steigt branchenübergreifend die Nachfrage nach Hochleistungsklebstoffen.

Traditionelle Verbindungen von Werkstoffen wie Schrauben, Schweißen, Löten oder Nieten werden in industriellen Herstellungsprozessen zunehmend weniger eingesetzt. Über alle Branchen hinweg wird der Wunsch nach leichter zu handhabenden, qualitativ hochwertigeren Verbindungstechniken immer größer. Dies liegt nicht zuletzt im zunehmenden Kosten- und Zeitdruck begründet, der Anwender dazu zwingt, die Produktions- und Verwendungsprozesse tiefgreifend und nachhaltig zu optimieren. Genau diesen Anforderungen können traditionell mechanische Verbindungen nicht mehr genügen – sie sind teuer und halten die Herstellungsprozesse oftmals unnötig auf. Gerade im Maschinen- und Anlagenbau, bei dem es um die Verbindung von vielerlei großen, teilweise technisch-strukturellen Teilen geht, sucht man nach alternativen und praktikablen Lösungsmöglichkeiten dieser Problematik – egal ob in Produktion, Verarbeitung oder Instandhaltung. [...]

Martin Fleischmann (GLUETEC Industrie- Klebstoffe GmbH & Co. KG)

Bei der Montage der Front- und Heckscheiben im Mercedes-Benz-Werk Sindelfingen konnte dank der optischen Kleberaupenüberwachung ein deutlicher Rückgang der Fehlerrate und damit der Nacharbeitskosten erreicht werden. Mit dem Auftragen der Klebstoffraupen läuft zeitgleich die Auswertung der Onlinemessung und erspart daher Taktzeitverluste. das eingesetzte System leistet somit einen entsprechenden Beitrag, um die hohen Qualitätsansprüche der Automobilindustrie zu erfüllen.

Die Vorteile des Einsatzes der Klebetechnik im Fahrzeugbau sind hinlänglich bekannt. In allen Bereichen, in denen trotz niedrigem Gewicht hohe Anforderungen an die Steifigkeit gestellt werden, zeigen sich die Stärken dieser Fügetechnologie im Vergleich zu herkömmlichen Verbindungsmethoden. Hinzu kommt, dass beim automatisierten Kleben weder Korrosionsschichten beschädigt werden noch Spaltkorrosion entsteht. Der Hersteller kann dadurch dem Kunden längere Korrosionsschutzgarantien gewährleisten. Sichtbare Oberflächen werden bei Klebeverbindungen weder zerkratzt noch thermisch verformt. Nacharbeit, wie sie oft beim Schweißen nötig ist, erübrigt sich. Zudem lassen sich mittels Kleben größere Toleranzen überbrücken als mit anderen Verfahren. In jedem Fall ist die Ausführung der Kleberaupe ausschlaggebend für die Qualität der Verbindung. [...]

Peter Gördes (Precitec KG)
Dynamische Dichtungen:

Für die Funktion von Fahrzeugen, Maschinen und industriellen Anlagen hat die Weiterentwicklung von bewährten Dichtungskonzepten eine entscheidende Bedeutung. Simmerringe sind hierfür ein Beispiel. auch nach 80 Jahren kontinuierlicher Weiterentwicklung, geben diese Dichtungen antworten auf aktuelle Fragestellungen.

In den dreißiger Jahren ermöglichte der nach seinem Entwickler, Prof. Walther Simmer, benannte Simmerring®, die bis dahin zum Abdichten der Lager von Wellen und Achsen verwendeten Konstruktionen aus Kork oder Filz zu ersetzen. Mit dem Simmerring aus Leder und Metall wurde der Grundstein für eine Serie von Innovationen gelegt. Bald schon wurde das Leder durch Synthesekautschuk ersetzt. Neue Werkstoffe haben das Einsatzspektrum der Simmerringe »1 über die Jahrzehnte hinweg signifikant erweitert. Treiber waren und sind die verschiedenen Trends in den unterschiedlichsten Bereichen. [...]

Hubertus Prinzler (Freudenberg Dichtungs- und Schwingungstechnik GmbH & Co. KG)
Be- und Verarbeitung:

Sie saugen Teppichböden, mähen den Rasen, melken Kühe, ziehen Zäune. was vor zehn Jahren noch undenkbar war, realisieren heute  Roboter. Auch in der industriellen Produktion sind die Automaten inzwischen unverzichtbar. Aber arbeiten sie auch effizient? Im Bereich der Klebstoff- und Dichtungsapplikation geben dosieranlagen mit integrierter Automation – auch für kleine Losgrößen – eine Antwort.

„Angepasste Automation“ – mit diesem Trend sehen sich Kunststoffverarbeiter und Roboterhersteller konfrontiert. Dahinter verbergen sich vielfältige Herausforderungen wie stark schwankende Losgrößen, zunehmende Variationen bei den Bauteilen und kurze Produktlebenszyklen.

Das verlangt nach schlüssigen Konzepten, die Prozessabläufe optimieren. Eine der wichtigsten Voraussetzungen für eine fruchtbare Zusammenarbeit ist, dass es keine Berührungsängste zwischen den Maschinenbauern gibt. So hat RAMPF Dosiertechnik in den vergangenen zehn Jahren  etwa 40% seiner Projekte mit KUKA realisiert – schwerpunktmäßig in den Bereichen Elektrotechnik, Automobilbau und Health Care.

Eingesetzt werden die Roboter vor allem beim Kleben und Schäumen von komplexen dreidimensionalen Bauteilen mit Steigungen über 45 ° oder schwer zugänglichen Applikationsstellen. So hat man sich über die Jahre hinweg ein umfassendes Knowhow in der Programmierung von Robotern angeeignet, damit die Automaten „zum  Leben erweckt werden können“. Dies geschieht meist im Rahmen von Erstbemusterungen in der Anwendungstechnik. Die Niederdruck-Dosieranlagen eignen sich für die verschiedensten ein- und mehrkomponentigen Materialien – ob Silikon, Polyurethan oder Epoxidharz. Das Eigenschaftsspektrum reicht von flüssig über pastös bis hochviskos und geschäumt. [...]

Hartmut Storz (RAMPF Dosiertechnik GmbH & Co. KG), Rüdiger Sonntag (KUKA Roboter GmbH)

Dichtungen sind die Maschinenelemente, auf die man eigentlich verzichten möchte, weil sie im Grunde nur Ärger machen. Das beginnt häufig schon bei der Montage. Wie soll man diese oft sehr filigranen Elemente mit „dicken Fingern“ in die entsprechende Position bekommen? Und kann man die in ihrer Form instabilen Dichtungen überhaupt einem automatisierten Montagevorgang zuführen?

Versagen Dichtungen, kann dies in der  Praxis mehrere Gründe haben. Das reicht  von einer fehlerhaften Produktion über die falsche Montage bis zum unvermeidbaren Verschleiß. Fallen die ersten Versagensgründe noch relativ schnell auf, kann man bei dem Verschleißteil „Dichtung“ auch nur sehr schwer abschätzen, wann der Verschleiß zur Funktionsunfähigkeit führen wird.

Das Montageproblem lässt sich häufig dadurch lösen, dass man die Dichtung mit einem formstabilen Tragkörper verbindet, der sich gut greifen lässt und auch eine feste Verbindung zum Grundkörper (z.B. Gehäuse) zulässt. Diese Technik löst dann auch das Zuführungsproblem bei einer automatisierten Montagelinie. [...]

Matthias Streifling (MBS Unternehmergesellschaft für Produktumsetzung und Ingenieurleistungen)
Dichtungstechnik Allgemein:

Wie lange „lebt“ eine Dichtung? Verbindliche Aussagen auf diese Frage hängen von vielen Faktoren ab und sind in vieler Hinsicht aufwändig zu ermitteln. Ein Verzicht darauf, ist aber meist mit höheren (ausfall-) Kosten von Maschinen und Anlagen verbunden. DICHT! unterhielt sich mit Prof. Dr.-Ing. Werner Haas, Dipl-Ing. Lothar Hörl und Dipl.-Ing. Benjamin Klein vom Institut für Maschinenelemente der Universität Stuttgart über die Lebensdauer moderner Dichtsysteme.

„Eine sorgfältige Konstruktion der Dichtung und der näheren Einbauumgebung der Dichtung, kann die Lebensdauer enorm erhöhen. Der Umkehrschluss liegt nahe: Schlampige Konstruktion gleich … .“ – Prof. Dr.-Ing. Werner Haas

„Die Sammlung von Felddaten wird vielfach unterschätzt. Umfangreiche Felddaten können den Test- aufwand und damit die Kosten deutlich senken.“– Dipl.-Ing. Benjamin Klein

„Für den Anwender ist eine Aussage über die Zuverlässigkeit einer Dichtung interessanter als die der Lebensdauer. Leider sind die Unterschiede nicht hinreichend bekannt.“ – Dipl.-Ing. Lothar Hörl [...]

Prof. Dr.-Ing. Werner Haas, Dipl.-Ing. Benjamin Klein, Dipl.-Ing. Lothar Hörl (Institut für Maschinenelemente der Universität Stuttgart)
Werkstoffe:

In der heutigen Dichtungstechnik gewinnen sowohl universell einsetzbare Dichtungen als auch individuelle Elastomere Dichtungslösungen immer mehr an Bedeutung bei Anwendern und Herstellern. Wann ist was sinnvoll? Die Antwort auf diese  Frage ist i.d.R. individuell und nicht universell und hat eine Vielzahl von zu berücksichtigenden Aspekten.

Moderne elastomere Dichtungswerkstoffe werden überall dort von Konstrukteuren eingesetzt, wo besonders hohe Anforderungen an die Dichtungen gestellt werden. Bestimmte Elastomere Hightech-Werkstoffe ermöglichen den Anwendern schon heute bei einer Vielzahl von technischen Projekten einen sicheren Einsatz über einen langfristigen Zeitraum. Neben einer universellen Einsetzbarkeit werden gleichzeitig aber auch mehr und mehr individuelle Lösungen gefordert. Der zentrale Treiber sind hier spezifische Anforderungen an die Dichtungen. Für eine optimale Lösung ist neben der Auslegung der Dichtung, d.h. der Bauform, die Auswahl eines geeigneten Werkstoffes entscheidend. Deshalb wird jeweils zwischen den elastomeren Werkstoffen (Compounds) und den jeweiligen Dichtungsgeometrien differenziert. [...]

Dipl.-Ing. (FH) Michael Krüger (C. Otto Gehrckens GmbH & Co. KG)
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