EU-Verordnung 1935/2004 und Hygienic Design DIN 11864/DIN 11853 in der Dichtungstechnikpraxis

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Bärbel Schäfer

Bärbel Schäfer
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Weitere Fachartikel aus DICHTUNGSTECHNIK JAHRBUCH 2016:

Trends & Dienstleistungen:

Die Dichtungs-, Klebe- und Elastomertechnik ist ein dynamischer Bereich quer durch alle Branchen. Dabei steigen die Anforderungen an Werkstoffe, Dichtungslösungen, ihre Be- und Verarbeitung bis hin zur Überwachung ihrer Qualität und des richtigen Einbaus. Neue Normen in vielen Bereichen und daraus resultierende Anforderungen sowie der wachsende Preis- und Kostendruck durch globale Märkte sind weitere Kennzeichen. In einem komplexer werdenden Markt, ist Orientierung wichtig. Deshalb befragte ISGATEC im Frühjahr wieder Experten zu Trends, ihren Einschätzungen und Themen, die sie beschäftigen. Dabei gibt es eine Reihe interessanter Ergebnisse insbesondere im Vergleich zum Vorjahr. 431 Experten haben sich beteiligt und auch diesmal mussten die Teilnehmer nicht alle Fragen beantworten und bei vielen Fragen waren Mehrfachantworten möglich.

Die Umfrage wurde in Kooperation mit dem Institut für Maschinenelemente (IMA), Universität Stuttgart, erstellt. [...]

Sandra Kiefer, Karl-Friedrich Berger, Holger Best (ISGATEC GmbH)

Viele Unternehmen stehen heute aus den unterschiedlichsten Gründen vor dieser Frage. Dabei gibt es für Lohnfertigung im Bereich der Dichtungstechnik gute Gründe und Argumente – ganz gleich, ob es sich um ein temporäres oder langfristiges Outsourcing von Fertigungsprozessen handelt. Und bei der Auswahl des Dienstleisters sollte man dann auch verschiedene Aspekte berücksichtigen. [...]

Dipl.-Ing. (FH) Marc Zick (LOOP GmbH)

Das Zusammenspiel von Gleitkomponenten und Dichtringen, welche zumeist aus hyperelastischen Materialien bestehen, ist bei der Auslegung von Bauteilen ein entscheidendes Kriterium für die Zuverlässigkeit und Funktionsfähigkeit. Versagt die Dichtungskombination, so kann ein Versagen des gesamten Systems auftreten. Ein Beispiel hierfür ist die Challenger-Mission im Jahre 1986, bei der ein fehlerhafter O-Ring die Ursache für das Unglück war. Eine Voraussage der Dichtigkeit und somit einer Funktionssicherheit steht bei der Auslegung von Dichtkomponenten an oberster Stelle. Mithilfe von Simulationswerkzeugen, die das Verhalten der Hyperelastizität abbilden, können schon vor der Prototypenfertigung wichtige Erkenntnisse gewonnen werden, die eine Auslegung von Dichtungen und Systemen erleichtern und die Funktionalität garantieren. [...]

B. Eng. Nico Nagl (CADFEM GmbH)

Wo lässt sich Wissen finden? Ständig müssen Entscheidungen getroffen werden, oft sehr schnell. Ob es sich dabei um akute oder längerfristige Probleme handelt, Entscheidungen auf einer zuverlässigen Grundlage und mit belastbaren Fakten, führen stets zu besseren Ergebnissen. Im Betrieb ist diese zuverlässige Grundlage das eigene Wissen und die eigene Erfahrung sowie das der Kollegen, also das Wissen im Unternehmen. Aber ist das ausreichend in der heutigen globalen Weltwirtschaft? Meistens recherchiert man aus Zeitmangel im Internet, um dort das vermeintliche Wissen ausfindig zu machen. Aber die wichtigen Informationen sind nur zu einem geringen Teil im Internet zu finden und werden dort nicht neutral aufgelistet. Effizienter sind da Literaturnachweisdatenbanken. [...]

Dr. Kirsten Wegmann, Manfred Jaksch (WTI-Frankfurt eG)
Werkstoffe:

Wasserstoff kommt zunehmend in Fahrzeugen, Tankstellen und Speicheranlagen zum Einsatz. Dabei werden die Vorteile zur Erhöhung der Speicherfähigkeit genutzt, indem teilweise mit Drücken bis zu 900 bar gearbeitet wird. Dichtungswerkstoffen kommt eine besondere Bedeutung zu, da sich aus den Einsatzbedingungen erhöhte Anforderungen ergeben, wie z.B. Wasserstoff, erhöhter Druck, schnelle Druckänderungen, wie z.B. beim Betanken, und den damit verbundenen Temperaturänderungen. Knapper werdende Ressourcen und die steigende Umweltbelastung durch konventionelle Fahrzeuge erfordern verstärkte Anstrengungen bei der Entwicklung emissionsfreier Mobilität. Dabei können die Brennstoffzelle und der Wasserstoff als chemischer Energiespeicher eine wichtige Rolle für die Erzeugung elektrischer Energie zum Antrieb von Fahrzeugen spielen. Die dabei entstehenden Systemdrücke wie auch das abzudichtende Medium „Wasserstoff“ stellen die Dichtungstechnik vor neue konstruktive und werkstofftechnische Herausforderungen. [...]

Dr. rer. nat. Dipl.-Ing. Lucian Pasieka, (Eugen Seitz AG), Dr.-Ing. Manfred Achenbach (IHK Stuttgart)

Der neue Werkstoff eignet sich besonders für Anwendungen in der Hydraulik. Gleichzeitig ist er geradezu prädestiniert für den Einsatz als „Allrounder“ in vielen anderen Bereichen: ob als Dichtelement, Führungselement, Anti-Extrusions-Element oder als Konstruktionswerkstoff für technische Bauteile. Dank umfangreicher konstruktiver Freiheiten ermöglicht er zudem das Beschreiten völlig neuer Wege in der Dichtungstechnik. [...]

Dipl.-Ing. Thomas Papatheodorou, Dipl.-Ing. Bernhard Eigen (Parker Engineered Materials Group, Packing Division Europa)

Silicon-basierte Produkte finden bereits in annähernd allen Bereichen des (alltäglichen) Lebens Verwendung. Hierzu zählen etwa Lebensmittelanwendungen, Trinkwasseranwendungen, Spielwaren und Baby-Care, Medizin- und Pharmatechnik, Bauanwendungen, Automotive und Bahnanwendungen. Die zahlreichen Vorteile des Siliconkautschuks, etwa die Thermostabilität über einen breiten Temperaturbereich, führen dazu, dass Silicon so vielseitig einsetzbar ist wie kaum ein anderer Werkstoff. [...]

Dr. Timo Bollermann (M+S Silicon GmbH & Co. KG)

PVC-Dichtungsringe in Verschlüssen von Getränken und Glaskonserven, medienbeständige, gasundurchlässige Butyl-Kautschuke für medizinische Dichtungen oder hochelastische, transparente, medienbeständige TPE für konstante Dichtigkeit z.B. eines medizinischen Spritzenkolbens? Für alle genannten Werkstoffe gibt es Vor- und Nachteile – je nach Einsatzgebiet und Anforderungsprofil an die Werkstoffqualität. Ein Vergleich von Materialeigenschaften und Einsatzgebieten sowie konkrete Praxisbeispiele zeigen, wohin die aktuellen Trends gehen. [...]

Dennis Siepmann (Actega DS)

Nachhaltige Verbesserungen werden dann erzielt, wenn Prozesse ganzheitlich betrachtet und alle wichtigen Einflussfaktoren bei der Umsetzung berücksichtigt werden. Durch das Zusammenführen aller technischer Details können neuartige Produkte entwickelt werden, die auf bewährten Technologien basieren und design- und werkstoffspezifische Anpassungen bewirken, damit einzelne Komponenten in der Anwendung unschlagbar werden. Dabei steht zunächst die Frage im Raum, inwiefern das Eigenschaftsprofil eines Bauteils durch ein werkstoffgerechtes Produktdesign beeinflusst werden kann. Zunächst ist der gesamte Leistungsumfang eines Dichtsystems zu definieren. Denn die geforderte Bauteilfunktion kann nur erfüllt werden, wenn ein Produktdesign gewählt wird, das nicht nur das Anwendungsspektrum erfüllt sondern auch in Hinsicht auf die Fertigungstechnik umsetzbar ist. Daher ist es äußerst wichtig, bereits bei der Produktentstehungsphase Werkstoffe festzulegen, die eine wirtschaftliche Serienproduktion ermöglichen. Wie multifunktional Dichtsysteme aufgebaut sein können, soll das nachfolgende Beispiel aufzeigen. Hierbei leistet nicht nur der Werkstoff sondern auch das besondere Produktdesign einen äußerst wichtigen Beitrag, um der Komplexität des Gesamtsystems gerecht werden zu können. [...]

Dipl.-Ing. (FH) Katja Widmann (ElringKlinger Kunststofftechnik GmbH)

Fotohärtbare Lacke synthetisiert in einem photochemisch initiiertem Prozess sind heutzutage ein Bestandteil der rasanten Technologieentwicklung. Diese Technologie wird oft als proökologisch gekennzeichnet, da sie sich durch einen geringen Energieverbrauch und Lösemittelverzicht charakterisiert. Die Ausgangslackkomponenten werden mit UV, UV-LED und LED-Strahlen im Bereich 200 bis 600 nm gehärtet. Sie werden vor allem als lösemittelfreie photoreaktive Lacke und Farben in diversen Industriebranchen eingesetzt und können in der Zukunft konventionelle lösemittelhaltige Lackschichten ersetzen. [...]

Professor Dr. Zbigniew Czech, Dipl-Ing. Paulina Bednarczyk (Westpommersche Technische Universität Szczecin)

Dichtungsapplikationen bestehend auf Hart-Weich-Verbundmaterialien erfahren einen zunehmenden Trend in Richtung Metallersatz und Leichtbau. Eine Herstellung dieser 2K-Bauteile aus Thermoplast und Kautschuk in Direkthaftung mit 2K-Spritzgießen erscheint als optimale Lösung. Damit rückt auch die Entwicklung von neuen Materiallösungen für die Direkthaftung von Polyamid und Kautschuken in den Fokus. [...]

Dr. Thomas Früh, Dr. Torsten Thust, Dr. Thomas Dederichs, Dr. Stefan Theiler, Dr. Andreas Bischoff (LANXESS Deutschland GmbH)

Perfluorelastomer ist ein wichtiger Werkstoff, der zum Einsatz kommt, wenn sich andere Elastomere als unzureichend erweisen, um härtesten chemischen Angriffen und/ oder extremen Temperaturen standzuhalten. Dieses Material verfügt über die höchste thermische und chemische Beständigkeit von allen derzeit verfügbaren Elastomeren. Perfluorelastomere (FFKM) werden immer häufiger in Industrieanwendungen eingesetzt, wenn die Betriebsbedingungen zunehmend harscher werden. Nachfolgend sollen technische Einblicke in FFKM, die chemische Vernetzung, die thermische und chemische Beständigkeit und die Anwendungsmöglichkeiten vermittelt werden. Zudem werden detaillierte Informationen zum Umgang und zu der Arbeit mit FFKM-Polymeren/ Compounds bereitgestellt. Diese Materialien haben bekannterweise einen höheren Wert als entsprechende teilfluorierte Elastomere (FKM) oder klassische, nur kohlenwasserstoffbasierte Elastomere, daher ist ein ordnungsgemäßer Umgang und eine korrekte Verwendung durchaus von Bedeutung. Ein allgemeines Missverständnis besteht jedoch darin, dass besondere Vorrichtungen und/oder Umgebungen erforderlich sind, um FFKM zu verarbeiten. Es sind nur wenig spezielle Anforderungen beim Umgang und der Mischung von FFKM zu beachten. Die üblichen Misch- und Verarbeitungsanlagen für FKM und kohlenwasserstoffbasierte Elastomere sind normalerweise für das Arbeiten mit FFKM-Materialien ausreichend. [...]

Alain Verschuere, Ed Cole (3M Advanced Materials Division)

Klassische Bauweisen für Hydraulik-Pumpengehäuse in der Fahrzeugindustrie basieren auf funktional erprobten, monolithischen Stahlguss-Konstruktionen, die spanend fertigbearbeitet und mit montierten statischen und dynamischen Elastomer- Dichtungen versehen werden. Bearbeitungs- und Montageschritte sind fertigungstechnisch aufwändig. Entsprechend der heutigen Ansprüche nach Leichtbau und Masseminimierung sämtlicher Kraftfahrzeug-Baugruppen wird nach einem neuartigen, masseoptimierten Konstruktionsansatz für konventionelle Pumpsysteme gesucht. Ein möglicher Ansatz ist die Entwicklung eines hybriden Pumpengehäuses, welches durch gezielten Einsatz diverser Materialien (Multimaterialverbund) eine hohe Masseeinsparung erlaubt. Das Leichtbau-Konzept besteht darin, das bestehende Stahlgehäuse in Teilfunktionen aufzulösen, welche die Gesamtfunktionen umfassen. [...]

Professor Dr.-Ing. Achim Frick, M. Sc. Michael Borm, B. Eng. Marcel Spadaro (Institute of Polymer Science and Processing (iPSP), Hochschule Aalen)

Die EU-Verordnung 1935/2004 legt einen allgemeinen Rahmen für Materialien und Gegenstände fest, die dazu bestimmt sind, mit Lebensmitteln in Berührung zu kommen. Sämtliche Materialien und Gegenstände, die für die Verpackung von Lebensmitteln verwandt werden, müssen den Anforderungen dieser Verordnung entsprechen. Bei den Hygienic Design-Normen DIN 11864 und 11853 handelt es sich um Normen für Armaturen aus nichtrostendem Stahl für Lebensmittel und Chemie. Sie gelten für die in der Lebensmittel- als auch Pharmaindustrie eingesetzten Aseptik-Rohrverschraubungen. Diese Normen und Verordnungen dienen letztendlich nur einem Ziel, den Verbraucher zu schützen. [...]

Michael Krüger (C. Otto Gehrckens GmbH & Co. KG)
Statische Dichtsysteme / Formteile:

Eine Abdichtung zwischen statischen und beweglichen Teilen in Industriearmaturen wird i.d.R. mit Stopfbuchsen realisiert. Zur Abdichtung dieser Stopfbuchsen bei hohen Temperaturen und Drücken, bei denen geflochtene Packungen nicht mehr verwendbar sind, empfiehlt sich der Einsatz von Packungsringen aus expandiertem Reingraphit. Diese werden überwiegend in Ventilen und Armaturen eingesetzt, insbesondere für Hochtemperaturanwendungen. Es ist schon seit längerem bekannt, dass sich bei der Lagerung von Graphitpackungen an feuchter Luft Spuren von Feuchtigkeit interlaminar einlagern können. Wie sich diese eingelagerte Feuchtigkeit auf das Reib- und Abdichtverhalten von Spindelabdichtungen auswirken kann, wurde im Rahmen des VGB-AiF Forschungsvorhabens 369 ansatzweise untersucht. [...]

Werner Ottens, Rolf Hahn (Materialprüfungsanstalt Universität Stuttgart)

Manche Dichtungslösungen sind ihrer Zeit voraus bzw. werden erst durch neue Verordnungen interessant. Ein Beispiel ist ein ca. 20 Jahre altes Batterie-Entgasungsventil für wartungsfreie Blei-Säurebatterien, das heute immer noch State-ofthe- Art für Batterien aktueller Fahrzeuge mit Start-Stopp-Systemen ist. [...]

Gerd Schollenberger (MIS Marketing Innovation Schollenberger)

Kann man für die Abdichtung von flüssigem Natrium in einer mechanisch hochbeanspruchten Forschungseinrichtung Standardwerkstoffe einsetzen? Dieser Frage ging man mit umfangreichen Werkstoffuntersuchungen nach. Um es vorwegzunehmen: Es funktioniert, allerdings nur durch Optimierung der Dichtungsgeometrie mithilfe der nichtlinearen Finite Elemente Analyse. [...]

M. Sc. (FH) Cyril Huber, Dr.-Ing. Robert Eberlein, B. Sc. (FH) Robin Kappeler, Dipl.-Ing. (FH) Roland Fehr (Zürcher Hochschule der Angewandten Wissenschaften, Dr. Peter Scarfe, Thomas Mörgeli, Dr. Jérôme Noir (Eidgenössische Technische Hochschule Zürich)

Zur Herstellung und Weiterverarbeitung aggressiver chemischer Stoffe wie Anilinderivate, Schwefel- oder Salzsäure kommen Apparate aus Stahl-Email zum Einsatz. Die notwendigen Dichtungen zwischen den Bauteilen sind dabei die Achillesferse. Aggressive Medien greifen diese an, wodurch sie undicht werden, die Anlagen beschädigen und eine große Gefahr für die Mitarbeiter darstellen. Der Austausch der Dichtungen erfordert viel Zeit und Aufwand – mit entsprechendem Produktionsausfall. Ein neu entwickeltes Dichtungsband aus ePTFE (expandiertes Polytetrafluorethylen) ist speziell auf die Herausforderungen in großen Stahl-Email-Apparaten ausgelegt und dichtet diese zuverlässig ab. [...]

Gabriella Mokos (W. L. Gore & Associates GmbH)

Mit der neuen ISO 3601 Teil 5 (O-Ring Werkstoffe) wird der O-Ring endlich zum Normteil. Waren bisher nur die Abmessungen (Teil 1) und die zulässigen Oberflächenabweichungen (Teil 3) genormt, enthält die neue Ausgabe der Norm auch Vorgaben für die Rezeptur und den Vulkanisationsgrad der O-Ringe (Härte und Druckverformungsrest). Nachfolgend werden die einzelnen Teile dieser O-Ring- Norm erläutert. Insbesondere der neue Teil 5 ist für die Anwender wichtig. [...]

Dipl.-Ing. Bernhard Richter (O-Ring Prüflabor Richter GmbH)

Bei Maschinen und Anlagen für die Lebensmittelindustrie müssen auch die verwendeten Dichtungen höchste Anforderungen an die Hygiene erfüllen. Bei allen Komponenten muss sichergestellt sein, dass Materialien und Oberflächen gut zu reinigen sind und Verschmutzungen sich nicht festsetzen können. Das betrifft auch kleinste Bauteile wie Dichtungen. Sie müssen einerseits so konstruiert sein, dass sich in kleinsten Ritzen keine Verschmutzungen festsetzen können, andererseits muss das Material der Dichtung so robust sein, dass es auch aggressiven Stoffen wie Säuren oder Laugen standhält und sich langfristig nichts zersetzt. [...]

Cornelia Kuntzer (U.I. Lapp GmbH)

In Europa und speziell in Deutschland hat die DIN EN 13555 einen sehr hohen Stellenwert, da in dieser Norm die Dichtungskennwerte für die Berechnung nach DIN EN 1591-1 dargestellt werden, welche erforderlich sind, um der ebenfalls bereits viel diskutierten VDI 2290 unter dem Bundes-Immissionsschutzgesetz Folge zu leisten. In der aktuellen Ausgabe, welche seit Juli 2014 verbindlich ist, sind hier jedoch einige Änderungen eingeflossen, welche die Ermittlung einzelner Kennwerte betreffen, die so betrachtet im realen Einsatz nicht vorkommen und ein baldiges Nachbessern der Norm respektive der darin enthaltenen Prüfkriterien für PTFE-Dichtungen nötig machen werden. [...]

Ralf Kulessa (Garlock GmbH)

Graphit bietet als Dichtungswerkstoff hinsichtlich der maximalen Einsatztemperatur viele Möglichkeiten aber auch Grenzen. Dies variiert je nach Graphitsorte bzw. Qualitätsstufe deutlich. In diesem Zusammenhang ist auch immer der Einfluss der Einbausituation auf die Oxidation zu betrachten. In diesem Kontext müssen oft einige weit verbreitete Annahmen bzw. Halbwahrheiten richtig gestellt werden. Dazu dienen auch die hier zusammengestellten Untersuchungsergebnisse, die sich sowohl auf Weichstoff- als auch auf Semi-Metalldichtungen beziehen. [...]

Dipl.-Ing. Marco Schildknecht (Frenzelit Werke GmbH)
Dynamische Dichtsysteme / Tribologie:

Die Schmierbedingungen in der Dichtzone eines Radialwellendichtrings (RWDR) sind durch den Reibwert beschrieben. Zum einen ist dieser abhängig von den Betriebsbedingungen, zum anderen ist bei einzelnen Öl-Elastomer-Paarungen eine deutliche Abhängigkeit von der Zeit zu erkennen. Die zeitlichen Eigenschaftsveränderungen eines Dichtungssystems führen zu einer irreversiblen Reibwertänderung. Die vorgestellte Untersuchung durch Langzeitversuche ist bei gesonderten Öl-Elastomer-Paarungen zweckmäßig und beschreibt die irreversible Reibwertänderung. Die zum Teil sehr lange Versuchsdauer hängt sehr stark von der untersuchten Öl-Elastomer-Paarung ab und ist notwendig, um die irreversible Reibwertänderung komplett darstellen zu können. Die grundsätzliche irreversible Reibwertänderung kann durch einen dynamischen Test abgeschätzt werden. [...]

Dipl.-Ing. Arthur Petuchow, Dr.-Ing. Volkert Wollesen, Professor Dr.-Ing. Otto von Estorff (Institut für Modellierung und Berechnung, TU Hamburg-Harburg)

Hydraulikdichtungen sind die „Hidden Champions“ im Fahrzeugbau. Sie verrichten ihre Arbeit im Verborgenen und müssen speziell in Off-Highway-Anwendungen höchste Anforderungen erfüllen. Heute steht ein umfassendes Sortiment an diesen Dichtungen zur Verfügung, das Leistung und Zuverlässigkeit von Hydraulikzylindern verbessert. [...]

Dipl.-Ing. Wolfgang Swete (SKF Sealing Solutions Austria GmbH)

Rührwerksdichtungen für PTA-Anlagen werden immer größer und stellen hohe Anforderungen an Konzeption und Fertigung. Sie entscheiden über den sicheren Betrieb und möglichst lange Wartungsintervalle – zwei zentrale Betreiberkriterien, wie ein Praxisbeispiel bei SPX Flow Technology zeigt. Hier kamen insgesamt 13 Rührwerksdichtungen mit einem Wellendurchmesser von 480 mm inkl. Versorgungssystemen erfolgreich zum Einsatz. [...]

Dipl.-Ing. Kerstin Birner (EagleBurgmann Germany GmbH & Co. KG)

HFC-Fluide haben für viele Einsatzbereiche unbestreitbare Vorteile. Allerdings ist das verlässliche Verhalten von Dichtsystemen durch die starken Schwankungen der Mischungsverhältnisse (Wasser/Glykol) über die Einsatzdauer nicht uneingeschränkt gegeben. In Untersuchungen mit verschiedenen Werkstoffen wurden starke Einflüsse auf das Verhalten der Dichtungen in Bezug auf Reibung und Verschleiß festgestellt. Dabei kristallisierte sich u.a. eine Dichtungslösung aus TPU heraus, die auch bei Einsatz mit als kritisch einzustufenden Medien keinen nennenswerten Verschleiß zeigt. [...]

Holger Jordan, Dr.-Ing. Mandy Wilke (Trelleborg Sealing Solutions)

Die Minderung der Schallabstrahlung und die Vermeidung unzulässiger Vibrationen sind wesentliche Voraussetzungen für die Akzeptanz und den sicheren Betrieb technischer Anlagen. Ein typisches Problem ist die Resonanzdurchfahrt biegeelastischer Rotoren [1], die nur gelingt, wenn die Antriebsleistung so bemessen ist, dass ein – zu unzulässig hohen Amplituden führendes – „Hängenbleiben“ (engl. stalling) sicher vermieden werden kann. Gelingt es, die Rotorauslenkungen beim Durchfahren der Resonanz zu reduzieren, kann der Antrieb kleiner und damit energieeffizienter ausgelegt werden. Diese theoretische Arbeit befasst sich daher mit der Frage, ob es durch den Einsatz von Wellendichtringen möglich ist, die Wellenauslenkung beim Durchfahren der Resonanz zu reduzieren. Sie betrifft damit Fragestellungen zum ressourcenschonenden Betrieb von Maschinen- und (Fahrzeug) antrieben sowie zum Vibrations- und Geräuschmanagement. [...]

Professor Dr.-Ing. habil. Thomas Kletschkowski (Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg)

Durch die definierte Strukturierung der Gleitflächen dynamischer Kontaktdichtungen lassen sich Reibung und Leckage reduzieren. Mikroskopische Strukturen weisen dabei gegenüber Makrostrukturen den Vorteil eines quasi-homogenen Einflusses auf das Fluidverhalten im Dichtspalt auf. [...]

M. Eng. Stephan Neumann, M. Sc. Achim Feldermann, Dr.-Ing. Felix Straßburger, Professor Dr.-Ing. Georg Jacobs (RWTH Aachen University)

Radialwellendichtringe (RWDR) aus Elastomer werden in unterschiedlichsten Maschinen verbaut, um einen Ölaustritt aus dem Gehäuse bei einer rotierenden Welle zu verhindern. Aufgrund von ständiger chemischer, thermischer und mechanischer Belastung werden an RWDR sehr hohe Anforderungen gestellt. In der Praxis treten mechanische Belastungen aufgrund von Fertigungstoleranzen auf. Dazu zählen unter anderem Rundlaufabweichungen der RWDR-Gegenlauffläche, eine Koaxialitätsabweichung von Gegenlauffläche zu Dichtring bzw. Gehäuse, Planschlag des Dichtrings und Wellenschwingungen in radialer und axialer Richtung. Einerseits führt eine statische Exzentrizität (Koaxialitätsabweichung) zu einer unsymmetrischen Pressungsverteilung über den Umfang, andererseits führen dynamische Exzentrizitäten (Rundlaufabweichung) zu einer Oszillation der Dichtlippe. Bei sehr hohen Schwingungsfrequenzen der Gegenlauffläche kann die Dichtlippe aufgrund der viskoelastischen Elastomereigenschaften den Bewegungen der Gegenlauffläche nicht mehr folgen, es bildet sich ein Spalt zwischen Dichtring und Welle aus, wodurch Leckage austreten kann. [...]

Dipl.-Ing. Christian Kaiser, Dipl.-Ing. Barbara Jennewein, Professor Dr.-Ing. Bernd Sauer (Technische Universität Kaiserslautern)

In der Öl-, Gas- und Prozessindustrie sind Kolbenkompressoren unverzichtbar. Wenn sie ausfallen oder nicht die notwendige Leistung bringen, sind alle nachfolgenden Produktionsschritte beeinträchtigt. Ein häufiger Grund für die mangelnde Standfestigkeit von Kompressoren sind die gewählten Dichtungen. Insbesondere die Kolbenstangendichtung verursacht häufig Probleme. Anlagenbetreiber kommen immer mehr unter Zugzwang, ihre Kolbenkompressoren so zu ertüchtigen, dass Leckagen aller Art auf ein Minimum reduziert oder sogar ausgeschlossen werden. Es gibt drei eindeutige Treiber dieser Entwicklung: Der ständig steigende Kostendruck, die sich kontinuierlich verschärfenden Umweltvorgaben und die höchsten Anforderungen an die Sicherheit. [...]

Christian Hold (HOERBIGER Kompressortechnik Holding GmbH)

Hochleistungsfahrzeuge, Land- und Baumaschinen sowie Pkw und Lkw werden häufig mit einer zentralen Reifendruckregelanlage ausgestattet. Der Reifendruck erhöht oder verringert sich dabei je nach Straßenbelag oder Beschaffenheit des Geländes, auf dem das Fahrzeug unterwegs ist. Eine Abdichtung rund um die Achse ist nur erforderlich, wenn der Reifendruck erhöht oder verringert werden soll. Die neue patentierte Dichtung lässt sich – im Gegensatz zu herkömmlichen Dichtungskonzepten – je nach Situation zu- oder abschalten. Damit wird die Lebensdauer von Dichtungen in Achssystemen bei gleichzeitiger Senkung des Kraftstoffverbrauchs erhöht. Bei Lkw, Lastzügen und Sportwagen erhöht der richtige Reifendruck zudem Traktion und Sicherheit bei verschiedenen Straßen- und Beladungszuständen sowie bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten. [...]

Claudia Effmert (REIFF Technische Produkte GmbH)

Die Dichtungsgegenlauffläche der abzudichtenden Welle ist im System Radial- Wellendichtung neben dem Dichtelement und dem abzudichtenden Fluid eine zentrale Komponente. Die Oberflächengestalt ist maßgeblicher Parameter für die zuverlässige Funktion des gesamten Dichtsystems. Dieser Zusammenhang ist nicht neu und bereits seit den 60er Jahren bekannt. Die Begriffe Kosteneffizienz, Takt-, Betriebs- und Rüstzeit, aber auch die Verlagerung der Produktion in Niedriglohnländer stehen heutzutage jedoch auf der Tagesordnung eines jeden Produktionsingenieurs, wenn es darum geht Optimierungspotenzial in der (Serien-)Fertigung aufzeigen und nutzen zu müssen. [...]

Dipl.-Ing. Matthias Baumann, Dr.-Ing. Frank Bauer, Professor Dr.-Ing. habil. Werner Haas (Institut für Maschinenelemente, Universität Stuttgart)

In Kompressor-Anwendungen werden häufig Dichtelemente aus PTFE- oder PEEK-Werkstoffen eingesetzt, die Füllstoffe zur mechanischen Festigkeit und zur Verbesserung der Schmierwirkung enthalten. Die Lebensdauer dieser Dichtelemente ist oftmals das Nadelöhr bezüglich der Betriebsdauer zwischen zwei routinemäßigen Instandhaltungen. Speziell in industriellen Anwendungen kann das Verschleißverhalten der Dichtelemente bzw. der verwendeten Werkstoffe durch oxidierende oder reduzierende Gase in Kombination mit sehr niedrigen Taupunkten negativ beeinflusst werden. Um die Performance und damit die Lebensdauer der Materialien zu steigern, wurden zahlreiche tribologische Untersuchungen und Variationen der Konzentrationen an Füll- und Schmierstoffen durchgeführt. Die Untersuchungen erfolgten dabei so nah wie möglich an den Parametern der kundenspezifischen Anwendungen. [...]

Dr. Marc Langela (STASSKOL GmbH)
Flüssigdichtungen:

Damit eine Dichtung in der Anwendung zuverlässig und über Jahre Bauteile abdichtet, ist die Auswahl des geeigneten Dichtungssystems – neben der Konstruktion, der Bauteilauslegung und der Berücksichtigung der Einsatzbedingungen – von entscheidender Bedeutung. Für Anwendungen in Kontakt mit aggressiven Medien, in Kombination mit hohen Dichtigkeitsanforderungen empfehlen sich geschlossenzellige Silikonschäume sowie (ungeschäumte) Elastomersysteme. Ein breites Anwendungsspektrum ist von gemischtzelligen 2K-PUR-Schäumen abgedeckt, die Bauteile gegen Feuchtigkeit, Staub und sonstige Witterungseinflüsse abdichten. Diese Systeme können mit Niederdruck Misch- und Dosieranlagen „insitu“ (direkt vor Ort) auf das zu dichtende Bauteil, also im FIPFG-Verfahren (Formed- In-Place Foam Gasket) aufgebracht werden. Dadurch wird eine hohe Prozesssicherheit, gepaart mit höchster Effizienz und Wirtschaftlichkeit, erzielt. Dieses Verfahren hat sich in den vergangenen Dekaden flächendeckend durchgesetzt und gilt mittlerweile als Standardverfahren zum Herstellen von Gehäusedichtungen aller Art. [...]

Florian Kampf (Sonderhoff Holding GmbH)

Materialien und Gegenstände, die dazu bestimmt sind, mit Lebensmitteln in Berührung zu kommen, unterliegen strengsten regulatorischen Bestimmungen – sowohl auf dem europäischen als auch US-amerikanischen Markt. Das gilt auch für die Verpackungs- und Emballagenindustrie und die hier eingesetzten 2K-Polyurethan- Dichtungsschäume. Hersteller müssen die Anforderungen der EU respektive der US-amerikanischen Food and Drug Administration (FDA) erfüllen. Die EU- und FDA-Vorschriften unterscheiden sich zwar im Detail, die Zielsetzung ist jedoch identisch. Entscheidend für die Leistungsfähigkeit der Dichtungsschäume diesund jenseits des Atlantiks sind der Druckverformungsrest (DVR), die Stauchhärte sowie Zugfestigkeit und Reißdehnung. [...]

Albert Schmid (RAMPF Polymer Solutions GmbH & Co. KG)

Ein optimaler Bauteilverguss ist für viele – meist elektronische – Komponenten aus Qualitätsgründen unerlässlich. Unter wirtschaftlichen Aspekten wird der jeweilig optimale Vergussprozess gestaltet. Dabei sind eine Reihe von Aspekten zu berücksichtigen – ein Überblick. [...]

Willibald Huber (ViscoTec Pumpen- u. Dosiertechnik GmbH)

Flüssigdichtungen als Alternative zur Feststoffdichtung sind im Automobilbau seit vielen Jahren im Einsatz. Heute steht ein großes Portfolio von Gasketing-Produkten, die im Motorenbau und im Antriebsstrang zum Abdichten von Flanschen eingesetzt werden, zur Verfügung. Neben anaerob aushärtenden Acrylaten für hochfeste Flansche kommen bei flexiblen Flanschen neben RTV-Silikonen nun auch Polyacrylate, die ebenfalls bei Raumtemperatur aushärten, zum Einsatz. Im Fokus bei der Wahl des passenden Produkts stehen nicht nur Leistungs-, sondern verstärkt auch Nachhaltigkeitsaspekte. [...]

Georg Schubert (Henkel AG & Co. KGaA)
Klebetechnik:

Polycarbonat (PC) ist ein weit verbreiteter Kunststoff mit vielen positiven Materialeigenschaften. Im Gegensatz zu Acrylglas (PMMA) existiert jedoch kein etabliertes Klebeverfahren, welches eine sichere und optisch qualitativ hochwertige Verbindung zwischen PC-Bauteilen ermöglicht. Für viele Anwendungsbereiche werden jedoch Verbindungsverfahren benötigt, die wesentlich hochwertigere Klebungen hervorbringen. Im Rahmen des durchgeführten ZIM-Forschungsprojektes sollte ein Klebstoff sowie ein dem Klebstoff angepasstes Aushärte- und Fertigungsverfahren für Polycarbonatwerkstücke mit optisch einwandfreien Eigenschaften und mechanisch hoher Belastbarkeit entwickelt werden, um hier Abhilfe zu schaffen. [...]

Dr.-Ing. Astrid Wagner, Dipl.-Ing. Sebastian Wagner, Martin Gaier (NMI Naturwissenschaftliches und Medizinisches Institut an der Universität Tübingen, Reutlingen)

Um bei Extremsportveranstaltungen immer ganz vorne dabei zu sein, setzen Profi- Schneemobilpiloten, Snocross-Rennfahrer und X-Game-Athleten im Rennen, bei Weitsprung- und Freestyle-Wettbewerben mit gefährlichen Backflips und waghalsigen Extensions auf leistungsfähige Schneemobile. Die Ingenieure, die diese Maschinen bauen, müssen sicher sein, dass die Schlitten selbst unter schwierigen Einsatzbedingungen zuverlässig funktionieren und Verbindungen sich bei den hohen Kräften und Temperaturen nicht lösen. [...]

Dipl.-Ing. (FH) Frank Fischer (Henkel AG & Co. KGaA)

In einem kürzlich abgeschlossenen Forschungsvorhaben wurdedas Kleben von holzfaserverstärkten Kunststoffen mit dem Schwerpunkt Klebungenfür Außenanwendungen untersucht. Hierzu wurden Oberflächen von diversenWPC-Produkten und verschiedenen Rezepturen mit Vorbehandlungsverfahrenpräpariert und mit unterschiedlichen Klebstoffen gefügt. Nach der Ermittlungvon mechanischen Kurzzeit-Eigenschaften der gefügten Verbunde wurden diegeeignetsten Werkstoff-Vorbehandlung-Substrat-Kombinationen bzgl. ihrer Langzeit-Eigenschaftenuntersucht. Hierzu wurden Wasser- und Temperaturlagerungen der geklebtenBauteile sowie Freibewitterungsversuche durchgeführt. [...]

M. Sc. Eduard Kraus, Dr. Benjamin Baudrit, Dr.-Ing. Karsten Kretschmer, Dr.-Ing. Peter Heidemeyer (SKZ-KFE gGmbH, SKZ – Das Kunststoff-Zentrum)

Moderne Industrie-Klebstoffe sind vielfach Hightech-Produkte, deren fachgerechter Einsatz eine Null-Fehler-Produktion im Betrieb ermöglicht. Versagen trotzdem Klebungen, ist dieses Verhalten i.d.R. auf Anwendungsfehler zurückzuführen. Genau hier setzt die DIN 2304 an: Sie regelt die organisatorische Qualitätssicherung und sorgt damit für die Beherrschung von Klebprozessen. [...]

Professor Dr. Andreas Groß (Fraunhofer IFAM), Dr. Hartwig Lohse (Klebtechnik Dr. Hartwig Lohse e.K.)

Längst gehören anaerobe Kleb- und Dichtstoffe zu etablierten Mitteln, um z.B. Schrauben zu sichern oder Gewinde abzudichten. Sie bieten gegenüber den mechanischen Sicherungsmethoden zahlreiche Vorteile und werden auch verstärkt in besonders sensiblen Bereichen, wie der Produktion von Medikamenten, von Lebensmitteln oder von Getränken eingesetzt. [...]

M.A. Thorsten Krimphove (WEICON GmbH & Co. KG)

Durch die drastisch zunehmende Miniaturisierung von elektronischen Komponenten für mobile Endgeräte oder Automotive-Applikationen ist das Thema Wärmemanagement zu einem zentralen Faktor innerhalb der Produktionskette geworden. Insbesondere Wärmeleitkleber bieten aufgrund ihrer Doppelfunktionalität zahlreiche Vorteile und werden deshalb immer häufiger in der industriellen Fertigung eingesetzt. Für die prozesssichere Verarbeitung dieser Materialien gilt es jedoch einige zentrale Kriterien zu beachten. [...]

Karin Prechtner (Scheugenpflug AG)

Wärmeleitkleber sind in der Elektronik und Energietechnik eine interessante Alternative zu den herkömmlichen Verbindungsverfahren wie Löten, Schweißen oder Schrauben. Sie bieten eine hohe Strukturfestigkeit und gleichzeitig einen großflächigen Wärmeübergang zwischen den Verbundpartnern. Neue Einsatzgebiete, z.B. das Wärmemanagement von Leistungshalbleitern oder Traktionsbatterien, erfordern höhere Wärmeleitfähigkeiten als bisher, wobei jedoch anwendungsspezifische Verarbeitungs- und Endeigenschaften gewährleistet sein müssen. Dies war der Anlass zur Entwicklung einer neuen Generation wärmeleitender Klebstoffe mit optimierten thermischen und mechanischen Kenngrößen, die in Zusammenarbeit mit den Kunden auf die jeweilige Anwendung hin maßgeschneidert werden. [...]

Dr. Arno Maurer (Polytec PT GmbH)

Die Beschaffenheit von kritischen Flüssigkeiten sowie die Weiterentwicklung von Fertigungsprozessen stellen immer wieder neue Herausforderungen an die vorhandene Pumpentechnik dar. Häufig reichen Zahnradpumpen für das Fördern und Dosieren von solchen kritischen Flüssigkeiten nicht mehr aus. Zudem achten Unternehmen mittlerweile immer mehr bereits beim Kauf auf ein System, welches  kostenoptimiert arbeitet und dabei platzsparend ist. Insbesondere an Robotermaschinen ist diese Eigenschaft von besonderer Bedeutung, da Fliehkräfte bei dynamischen Bewegungen eine enorme Auswirkung auf die Pumpen nehmen können. Deshalb wurde eine Exzenterschneckenpumpe entwickelt, die nicht nur bauraumoptimiert ist, sondern auch einfach im Einbau und in der Handhabung ist. [...]

Luigi de Luca (Beinlich Pumpen GmbH)

Feuchtigkeitshärtende 1K-Polyurethan-Klebstoffsysteme zeichnen sich vor allem durch ihr breites Anwendungsspektrum aus. Allgemeine Verklebungen und Abdichtungen in der industriellen Fertigung, der Montage und Reparatur, strukturelle Verklebungen zur Erhöhung der Steifigkeit des Bauteils sowie die Anwendung in der Direkt- und Ersatzverglasung, sind nur einige Bereiche, in denen  1K-Polyurethan-Kleb- und Dichtstoffe seit Jahrzehnten eingesetzt werden. [...]

Matthias Weiss, Lena Hery (Sika Deutschland GmbH)
Be- und Verarbeitung:

Die Energieeinsparung im Antriebsstrang ist von bedeutendem Interesse, um die laufende Reduzierung der CO2-Grenzwerte in Pkw zu erreichen. Zusätzlich werden auch in anderen Industriebereichen wie Windenergie, hydraulischen und pneumatischen Anwendungen ein verbesserter Verschleißschutz und eine reduzierte Reibung benötigt. Plasmapolymere Beschichtungen reduzieren bei FKM-Radialwellendichtringen das Drehmoment sowohl im geschmierten als auch im trockenen Kontakt und tragen damit zu Energieeinsparungen bei. Die tribologische Verbesserung von Dichtungen ist zu geringen Gestehungskosten unter Verwendung der plasmaunterstützten chemischen Gasphasenabscheidung (PECVD) verfügbar. Damit ist die Beschichtung von komplexen 3D-Geometrien möglich. Einfach handhabbare Warenträger wurden entwickelt, sodass geringe Produktionskosten sowie homogene Schichteigenschaften auch hinsichtlich Qualitätsmanagement erzielt werden. [...]

Dr. Dominik Paulkowski, Dr. Klaus Vissing, M.Sc. Stefanie Karpinski (Fraunhofer Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung)

In vielen Bereichen ist eine Haftung zwischen zwei Materialien notwendig. Dabei soll diese auf der kompletten Grenzfläche auch ohne eine mechanische Verbindung gegeben sein. Dafür lassen sich die physikalischen Effekte der Adhäsion und Kohäsion nutzen. Bei einigen Materialien kann man zudem schweißen oder löten. Bei Kunststoffen sind hohe Temperaturen jedoch nicht immer realisierbar. Großflächige Plasmabehandlungen bieten hingegen die Möglichkeit, chemisch kovalente Bindungen zwischen zwei Materialien bei Temperaturen unter 50 °C zu erzeugen. Plasmabehandlungen erzeugen entweder reaktive Schichten auf der Oberfläche, chemisch funktionelle Gruppen oder Radikale in der Oberfläche. Damit lassen sich Metalle mit Kunststoffen sowie Kunststoffe mit Kunststoffen chemisch verbinden. [...]

Dr. Uwe Stöhr (Plasma Electronic GmbH)

Komplexer werdende Produktionsprozesse, wachsender Kostendruck, ständige Qualitätsverbesserung und Nachhaltigkeit als Produktionsprinzip stellen Unternehmen heute laufend vor neue Herausforderungen. Moderne Produktionsmethoden können dabei helfen, den steigenden Anforderungen bei Prozessen der Wärmetechnik wie dem Tempern von Kunststoffdichtungen gerecht zu werden. Der Einsatz moderner Maschinen, die Steigerung der Energieeffizienz und die Qualitätsverbesserung durch Rückverfolgbarkeit der Produkte stehen dabei im Mittelpunkt. [...]

Reiner Wiesehoefer (Vötsch Industrietechnik GmbH)

In den letzten Jahren hat sich die Technologie des Wasserstrahlschneidens deutlich weiterentwickelt. Die Vorteile der Fertigungstechnik werden durch ein breites Serviceangebot sowie eingängiger Steuerungsmethoden unterstützt. [...]

Jürgen Moser (STM Stein-Moser GmbH), Sven Anders ( Maximator JET GmbH)

Dichtungen mit Wasserstrahlschneidanlagen zu schneiden, bietet viele Vorteile. So lassen sich unterschiedliche Konturen und Geometrien schnell und einfach ohne Werkzeugwechsel herstellen, was vor allem auch bei kleinen Serien von Vorteil ist. Wer seine Produktion also neben den üblichen Stanzanlagen auch mit Wasserstrahlschneidanlagen ausstattet, wird damit nicht nur effizienter, sondern auch unabhängiger. [...]

Ewald Perndorfer (Perndorfer Maschinenbau KG)
Mess- und Prüftechnik:

Im Hinblick auf die aktuellen Lebensdaueranforderungen und das Potenzial neuer Schmierstoffe, die insbesondere hinsichtlich Wirkungsgrad und Lasttragfähigkeit optimiert werden, jedoch in Bezug auf die Elastomerverträglichkeit oft zu Problemen führen, wurde ein erweiterter Qualifizierungsprozess entwickelt, bei dem sowohl instationäre Drehzahlen, wechselnde  Drehrichtungen sowie auch erweiterte Prüfzeiten berücksichtigt werden. Der neuentwickelte Versuchsablauf bildet die Basis für alle zukünftigen Dichtsystem- und Schmierstofffreigaben gemäß SEW07004__13 Spezifikation. Ziel ist es, die gestiegenen Kundenanforderungen mit der weiterentwickelten Spezifikation abbilden zu können, ohne zeit- und kostenintensive Lebensdauertests durchführen zu müssen. [...]

Dipl.-Ing. (BA) Alexander Hüttinger, Dr.-Ing. Jörg Hermes, Dr.-Ing. Markus Wöppermann (SEW-Eurodrive GmbH & Co. KG, Erich Prem (Freudenberg Sealing Technologies GmbH & Co. KG)

Viele Produkte werden in der Produktionslinie in der End-of-Line Prüfung auf Dichtheit geprüft werden. In der Regel sind im Lastenheft die grundsätzlichen Anforderungen an die Dichtheitsprüfung definiert (wie z.B. Produktionstaktzeit, Prüfdruck, zulässige Grenzleckrate bzw. zulässiger Druckabfall, geforderter Fähigkeitsindex). Aber in der praktischen Umsetzung treten dann sehr häufig die folgenden Fragestellungen auf: Ist die Prüfaufgabe grundsätzlich machbar? Welches Prüfmedium ist geeignet? Welche Prüftechnik ist einzusetzen? Wie lange dauert der Prüfprozess? Ist der geforderte Fähigkeitsindex (z.B. Cg > 1,33) erreichbar? Was ist bei der Adaption des Prüfteils zu beachten? Wie lässt sich der Prüfprozess optimieren? Hierbei wird insbesondere auf die Dichtheitsprüfung mit dem Prüfmedium Druckluft eingegangen, die sich durch eine Vielzahl von Vorteilen auszeichnet. Anhand eines Praxis-Leitfadens wird die Integration des Dichtheitsprüfprozesses in die Produktionslinie dargestellt. [...]

Dr. Joachim Lapsien (CETA Testsysteme GmbH)

Mit gutem Gewissen kann man davon ausgehen, dass ein Unternehmen, das Hochleistungsprodukte aus Kunststoffen oder Elastomeren entwickelt, produziert oder einsetzt,  über ein Prüflabor verfügt und die Erzeugnisse regelmäßig nach Norm prüft. Spannend bleibt die Frage: was passiert mit der Härteeigenschaft, wenn das Produkt im echten Einsatz ist? [...]

Sonny Zolota (Heinrich Bareiss Prüfgerätebau GmbH)

Die Helium-Dichtheitsprüfung ist die empfindlichste Methode zur Prüfung hermetisch geschlossener Prüfobjekte. Es gibt jedoch Beschränkungen, die meist mit der Zugabe des Prüfgases verbunden sind. In einem neuen Ansatz wurde ein Sensor auf der Basis optischer Emissionsspektrometrie entwickelt, der die Probleme löst. [...]

Dr. Philippe Bunod, Dr. Rudolf Konwitschny (Pfeiffer Vacuum GmbH)

Qualität, Sicherheit und Gewicht sind zentrale Treiber im Fahrzeugbau. Ein Fortschritt in einem der Bereiche darf aber nicht zu Lasten eines anderen gehen – und hinter allem steht der Faktor Kosten. Komponenten aus leichten, aber dennoch stabilen Werkstoffen, die sich einfach verarbeiten lassen und kostengünstig zu beschaffen sind, haben daher eine große Attraktivität. Beispiele sind Behälter, Leitungen und Gehäuse aus Kunststoffen. Beim Thema Qualität plagen sich Hersteller und Zulieferer aber mit einem Dilemma: Mit den herkömmlichen industriellen Prüfmethoden wie dem Blasentest unter Wasser, der Druckabfallmethode oder auch der Vakuumdichtheitsprüfung lassen sich Low-Cost-Kunststoffkomponenten nicht gleichzeitig sicher und kosteneffizient auf aktuelle Anforderungen an die Dichtheit prüfen. Eine Lösung bietet jetzt eine automatisierte Helium-Dichtheitsprüfung mit Quarz-Membran-Sensor, die ohne Vakuumkammer auskommt und dennoch schnelle und präzise Ergebnisse liefert. [...]

Dipl.-Ing. Sandra Seitz, Dr. Jochen Puchalla (Inficon GmbH)
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