Editorial. Ihr Partner für Dichtungslösungen. Hannover Messe Jahrgang Sonderausgabe zur. Halle 20 Stand B15

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1 5. Jahrgang Sonderausgabe zur Hannover Messe 2005 Ihr Partner für Dichtungslösungen Halle 20 Stand B15 Editorial Entwicklungspartnerschaften Dichtung des Jahres 2005 Die Hannover Messe hat für Busak+Shamban eine große Bedeutung heute mehr denn je. Sie setzt Impulse und sendet Signale. Vor allem aber gibt sie uns die Möglichkeit, mit unseren Kunden konzentriert den Dialog zu führen und zwar auf allen Ebenen. Was Sie von uns erwarten können? Beständigkeit wie bisher! Die Zugehörigkeit zum Trelleborg Konzern macht uns noch stärker. Wir haben an Fahrt gewonnen und finden täglich neue Möglichkeiten zur Unterstützung unserer Kunden. Service und Innovation! Auch hier hat sich die generelle Richtung nicht verschoben. Dass es dennoch viel zu berichten gibt, wollen wir Ihnen gerne an unserem Stand zeigen (Halle 20, B15). Insofern ist diese Newsline-Ausgabe gespickt mit Neuigkeiten. Berichte über erfolgreiche Projekte aus engen Entwicklungspartnerschaften mit unseren Kunden. Blicke in die Zukunft am Beispiel Windkraft, Brennstoffzellen und anspruchsvoller Werkstoffinnovationen auch für Tieftemperatureinsätze. Aber auch Servicethemen, wie unser neuer Zurcon Express»Polyurethan in Rekordzeit geliefert«verdienen Ihre Aufmerksamkeit. Allein die Leistungssteigerungen, welche die einfachwirkenden Kolben- und Stangendichtungen»Turcon Stepseal 2K«vom Vorgängersystem»Turcon Stepseal K«unterscheiden, rechtfertigen das Prädikat»Dichtungen des Jahres 2005«. Da jedoch niemand einen Dichtungs-Award ausschreibt, können nur die Konstrukteure hydraulischer Systeme die Wahl entscheiden. Immer mehr von ihnen machen den Turcon Stepseal 2K zu ihrem Favoriten. Warum? Die Antwort ist leicht zu geben: Die richtungweisende Weiterentwicklung dichtet Kolben und Kolbenstan- gen besser ab zum Beispiel in Spritzgießmaschinen, Werkzeugmaschinen, Mobilkranen und Kraftfahrzeug-Federbeinen ohne deren stick-slip-armen Bewegungsablauf zu behindern. Außerdem führt eine neue Dichtungsgeometrie zu einem erhöhten Rückförderverhalten, und damit zur Vermeidung von störenden Ölverlusten. Die Leistungssteigerung der aus Turcon - PTFE-Werkstoffen hergestellten Dichtungen, die neben den niedrigen Reibkräften mit einer höheren Extrusionsfestigkeit aufwarten, ist so gravierend, Fortsetzung auf Seite 2 Wir sind überzeugt, für Sie ein noch besserer Partner zu sein und freuen uns auf den Dialog am Messestand. Herzlichst Ihr Peter Hahn Vorsitzender der Geschäftsführung Durch den Einsatz des Turcon Stepseal 2K garantiert LIEBHERR weltweit denselben hohen Standard bei sofortiger Verfügbarkeit. Bild: LIEBHERR

2 Dichtung des Jahres 2005 Fortsetzung von Seite 1 2 dass es sich lohnt, das innovative Dichtungssystem zu testen. Zumal sich die Anwesenheit der von einem zusätzlichen O-Ring vorgespannten Dichtungen in der Anwendung meist deutlich bemerkbar macht. Bei Kunststoff-Spritzgießmaschinen läuft der»schuss«gleichmäßiger ab, wodurch die Anzahl der Gutteile steigt. Ähnliches gilt für hydraulische Pressen und bei Mobilkranen wird das Lastrucken und pendeln reduziert, zugunsten einer höheren Betriebssicherheit Wartungsintervalle können deutlich verlängert werden. Turcon Stepseal 2K in Federbeinen von Kraftfahrzeugen erhöhen den Fahrkomfort und zugleich die Sicherheit. Die überaus montagefreundlichen Profile aus Turcon mit O-Ringen als Energizer wurden in zahlreichen Entwicklungsschritten immer weiter optimiert,»ruckfreier Betrieb und hohe Dichtheit sind gewährleistet.«bis über die hohe statische und dynamische Dichtheit hinaus eine sehr hohe Rückförderfähigkeit erreicht wurde. Dabei wirkt die Dichtung beim Einfahren der Kolbenstange wie eine Pumpe, die sich unter Druck im Bewegungsablauf kontrolliert verformt, wodurch selbst kleinste Mengen an Leckageöl wieder in den Zylinder zurückgepumpt werden. Dieser Effekt wird in Fachkreisen»hydrodynamische Rückförderung«genannt. Gegenüber dem seit vielen Jahren bewährten Turcon Stepseal K besitzt der neue Turcon Stepseal 2K eine höhere Extrusionsfestigkeit. Deshalb sind bei Verwendung des richtungweisenden Dichtsystems größere Spaltmaße zulässig. Diese erhöhen bei der Herstellung der Zylinder die zulässigen Fertigungstoleranzen. Bei Verwendung von Luytex oder HiMod Slydringen entfällt die Abstützung aus Metall und es kommt bei hohen Seitenlasten zu keiner Beschädigung der Kolbenstange durch Metall-auf-Metall-Kontakt. Inhalt 1 Editorial 1-4 Dichtung des Jahres 2005 Neue Kolben- und Stangendichtungen für die Mobil- und Stationärhydraulik 5 Know-how von der Homepage O-Ring-Berechnung jetzt online übers Internet 6 Prozess-Entwicklung für Serienteile Neue Stanztechnik für Elastomerdichtungen mit scharfen Kanten 7 Für jede Oberfläche den passenden Werkstoff Dichtungen für alle Arten von verschleißfesten Beschichtungen 8-9 Formteile mit Format Schnellentwickelte Prototypen entscheiden im Wettbewerb Weltnorm kontra Werksnorm Vorteile genormter Kolbendichtungen und Führungsringe Generatoren am Stiel Turcon Stepseal 2K verstellt Flügel von Windkraftwerken Neue Ära der Mobilität Brennstoffzellen-Entwicklung kommt zügig voran Mit Wasserstoff im Tank in die Zukunft Entwicklungskooperation bei Dichtungen für Betankungssysteme Alpen und Antarktis Hydraulikdichtungen halten Temperaturen bis minus 50 C aus Ganzheitliche Lösungen für Pharma und Food Hoch beständige und dennoch unbedenkliche Dichtungswerkstoffe Globalisierung erfordert»weltwerkstoffe«dichtungen mit dem»internationalen Trinkwasser-Pass«24 Polyurethan in Rekordzeit geliefert Mit dem Zurcon Express Zeit und Werkzeugkosten sparen 25 Tüpfelchen auf dem»i«funktions-beschichtungen für Dichtungen und Formteile Eine Wissenschaft für sich Research & Development auf höchstem Niveau 28 Modernes Customer Relationship Management Unseren Kunden bieten wir mehr als Dichtungen und Formteile 29 Auf den Tag genau: Stellenwert der Logistik steigt immer weiter an Jahre Trelleborg AB Trelleborg Konzern zeigt nicht nur bei Reifen Profil 31 Rätsel: Mit Busak+Shamban finden Sie immer eine Lösung 32 Hannover Messe 2005 Unser Messestand: Ein Magnet in Halle 20 Einsatz des Turcon Stepseal 2K an der Kolbenstange in allen Zylindern der hydraulischen Arbeitsbühnen von WUMAG. Bild: AROS Hydraulik Einsatz in der Forstwirtschaft Bild: AROS Hydraulik

3 Ein willkommener Effekt ist die verringerte Reibung, welche den Energieverbrauch reduziert. Die neuen Turcon Stepseal 2K werden für Kolbenstangen mit Durchmessern von 3 bis 2600 mm und als Kolbendichtungen mit Durchmessern zwischen 8 und 2700 mm hergestellt. Dank der geringen Reibung nimmt die Lebensdauer der Dichtungen zu, die bis zu Drücken von 80 MPa bei einer überdurchschnittlichen Leckagesicherheit eingesetzt werden können. Mit der Einführung des Stepseal vor gut dreißig Jahren war es erstmals möglich, mehrere Dichtungen hintereinander anzuordnen. So sind statisch und dynamisch dichte, doppeltwirkende Tandem-Anordnungen ohne störenden Zwischendruckaufbau realisierbar. Das einfachwirkende Dichtelement wird aus hochwertigen Turcon und Zurcon Werkstoffen; mit hervorragenden Gleitund Verschleißeigenschaften gefertigt. Es wird mittels eines O-Ringes als elastisches Vorspannelement in Nuten nach DIN/ISO 7425/ 2 eingesetzt. Der Turcon Stepseal verfügt über einen Dichtmechanismus, der auf den hydrodynamischen Eigenschaften der Dichtung basiert. Die bewährte Stepseal Dichtkante bewirkt: einen steilen Pressungsgradienten auf der Druckseite und einen flachen Pressungsanstieg auf der Niederdruckseite. Diese kontrollierten Pressungsgradienten minimieren den anhaftenden Fluidfilm, der von der ausfahren-»im Vergleich hat sich der Turcon Stepseal 2K als beste Dichtung erwiesen.«arburg den Kolbenstange ausgeschleppt wird und ermöglichen es, daß dieser beim Rückhub wieder in das System zurückgefördert wird. 3 Neben der Anwendung in Baggern findet der Turcon Stepseal 2K auch Einsatz in Geräten von LIEBHERR im Holzumschlag, im Schrottumschlag auch im Hafen in Sägewerken, Langholzsägen uvm. Mit dem Turcon Stepseal 2K, dem Abstreifer, einer Stangendichtung und Führungsbändern ist das komplette Dichtsystem von Busak+Shamban im Spritzzylinder der Spritzgießmaschinen von Arburg eingesetzt. Bild: ARBURG Mit LUKAS Hydraulikzylindern wurde die Brückenverschalung aus Stahl abgesenkt um diese entfernen zu können. Bilder: LUKAS Hydraulik LUKAS Hydraulikzylinder aus Leichtmetall werden bei aussergewöhnlichen Anwendungen mit schwerster Beanspruchung eingesetzt. Mit dem Turcon Stepseal 2K haben LUKAS Hydraulikzylinder eine hohe Betriebssicherheit über einen weiten Temperaturbereich.

4 4 Zusammen mit den neuen patentierten und zum Patent angemeldeten Design-Modifikationen stellt der Turcon Stepseal 2K die nächste Innovationsstufe dar und erfüllt die steigenden Anforderungen, die an moderne Hydraulik Dichtsysteme gestellt werden. Die O-Ring Entlastungsphase optimiert die Druckbelastung des Dichtelementes Turcon Stepseal 2K gilt als Profil für alle Medien Die genannten Werte sind Maximalwerte und dürfen nicht gleichzeitig erreicht werden. Die maximale Betriebsgeschwindigkeit z.b. ist abhängig vom Werkstoff sowie von Druck, Temperatur und Spaltmaß. Der zulässige Temperaturbereich ist wiederum vom Medium abhängig. Für Einsatzfälle in zinkfreien Hydraulikölen stehen spezielle Werkstoffkombination zur Verfügung. Dieter Hofmann Senior Engineering Manager Mobilhydraulik/ Marine VOLVO Penta setzt in seinen bekannten Diesel-Bootsmotoren hydraulische Steuerzylinder von Hoerbiger Micro Fluid ein. Bild: Volvo unter Druck, wodurch die Pressungsverteilung auf der Stangenoberfläche verbessert wird und die Dichtheit zunimmt. Die spezielle Anti-Extrusionsphase ermöglicht einen weichen Übergang zur Dichtfläche und verbessert den Extrusionswiderstand, wobei höhere Bauteiltoleranzen und Spaltmaße möglich sind. Der Turcon Stepseal 2K bietet eine hohe statische und dynamische Dichtheit, und verhindert zuverlässig den häufig bei Tandem Dichtsystemen beobachteten Zwischendruckaufbau. Vorteile auf einen Blick Der exponierte Einsatzort der Steuerzylinder. Hohe statische und dynamische Dichtheit Hohe Extrusionsfestigkeit, lässt höhere Spaltweiten zu Geringe Reibung, hoher Wirkungsgrad Stick-slip-frei, keine Klebeneigung Hohe Abriebfestigkeit, hohe Betriebssicherheit Weiter Temperatureinsatzbereich und hohe chemische Beständigkeit, je nach Wahl des O-Ring Werkstoffes Problemlose Montage ohne Dichtkantenverformung Ausgerüstet sind diese Steuerzylinder, die ruck- und verzögerungsfrei jede Lenkbewegung ausführen müssen, mit dem neuen Turcon Stepseal 2K von Busak+Shamban. Technische Daten Betriebsdruck: bis 80 MPa Geschwindigkeit: hin- und hergehend bis 15 m/s, Frequenz bis 5 Hz Temperatur: -45 C bis C je nach O-Ring Werkstoff Medien: Druckflüssigkeiten auf Mineralölbasis, schwer entflammbare Druckflüssigkeiten, umweltschonende Druckflüssigkeiten (Bio- Öle), Wasser und andere, je nach O-Ring-Werkstoff. Der verbesserte Turcon Stepseal 2K steht für höhere Drücke, geringere Reibung und hohe Extrusionsfestigkeit. Für unsere Kunden bedeutet das mehr Sicherheit und längere Standzeiten.

5 Nutzen plus Know-how von der Homepage O-Ringe und deren Einbauräume auszulegen, ist für einen Ingenieur kein Problem. Doch wer hat schon die Formeln parat, die er braucht, um zu einem sicheren Ergebnis zu kommen? Und wer schafft es, diese Aufgabe innerhalb weniger Minuten zu lösen? Sie ganz bestimmt vor allem, wenn Sie über»www.busakshamban.de«die Homepage des Unternehmens besuchen. Denn dort finden Sie ein komfortables O-Ring-Berechnungsprogramm, das Sie kostenlos nutzen können. In dieser Software sind alle Formeln hinterlegt, die Sie brauchen, um O-Ringe und deren Einbauräume zu bestimmen, O-Ring-Berechnung jetzt online: sowohl axial dichtende als auch radial innendichtende und radial außendichtende. Im Handumdrehen werden Sie Ihre individuellen Daten eingegeben haben, sicher geführt von dem ausgesprochen anwenderfreundlichen Programm. Dieses hebt die einzugebenden Parameter übersichtlich in einer Zeichnung hervor. Ganz im Sinne eines modernen Wissensmanagements können Sie Ihren Eingabewerten und den Ausgabewerten Kommentare hinzufügen, damit auch Ihre Kollegen nachvollziehen können, warum Sie sich für eine ganz bestimmte Dimension entschieden haben zum Beispiel, um möglichst viele Gleichteile zu erhalten, die hinsichtlich des Einkaufs und der Ersatzteilversorgung Ihnen und Ihren Kunden viele Vorteile bieten. Zusammen mit Ihren Eingabedaten lassen sich die Berechnungen auf Ihrem Computer direkt bei der entsprechenden Applikation speichern einschließlich einer detaillierten Zeichnung in 2D. Außerdem können Sie die Berechnung sowie die Zeichnung jederzeit ausdrucken oder als PDF-Datei exportieren. Ein kostenloses Programm zum Erzeugen und Lesen der PDFs steht übrigens auf der Homepage zum Download bereit. Schneller lassen sich O-Ringe und Einbauräume nicht auslegen. Und obendrein bietet Ihnen das Programm die Sicherheit, dass der berechnete O-Ring in der Praxis hält, was Sie von ihm in Kürze als CD ROM verfügbar erwarten. Damit Sie das Auslegungsprogramm stets gerne nutzen, haben wir großen Wert auf dessen einfache und intuitive Handhabung gelegt und sehr viel spezifisches Dichtungs-Knowhow in die Programm-Algorithmen einfließen lassen. Herausgekommen ist ein Berechnungstool, das bei der Berechnung von O-Ringen der gängigsten Einbauarten bewährte Designvorgaben, Passungen und Toleranzen beachtet. Selbst die zum Teil recht komplexen Zusammenhänge zwischen Verpressung, Dehnung, Stauchung und Nutfüllung sind berücksichtigt. Damit Konstrukteure ganz leicht die optimalen O-Ringe finden und sicher sein können, keinen Fehler gemacht zu haben, der aufwändigen Änderungsbedarf nach sich zieht. Dass die neue Software schneller zu sicheren Ergebnissen kommt als die meisten Konstrukteure, darauf können sich die Nutzer jedenfalls verlassen. Die gesparte Zeit und die gesparten Kosten gehören Ihnen. Ein weiterer Online-Service erfreut sich zunehmender Beliebtheit: Immer mehr Konstrukteure übernehmen CAD-Zeichnungen von unserem Internetserver. Die Daten lassen sich in alle gängigen Datenformate konvertieren und können problemlos in eigene CAD-Konstruktionen eingefügt werden. Das spart Zeit und reduziert zugleich Fehlerquellen. Gleich nebenan auf unserer Homepage bietet der Downloadbereich die Möglichkeit, Kataloge, Datenblätter sowie Einbauempfehlungen»tagesfrisch«auf den eigenen Arbeitsplatzrechner zu laden. Sebastian Reiner Gebietsverkaufsleiter Mobilhydraulik/Marine Bernd Murthum Product Manager Europe O-Rings 5 Im neuen O-Ring-Berechnungsprogramm steckt das Know-how aus vielen Jahrzehnten O-Ring-Entwicklung. Bild: Busak+Shamban Besser und schneller kann wohl niemand O-Ringe auslegen als eine neue Berechnungssoftware, die Sie kostenlos auf unseren Internetseiten nutzen können. Bild: Busak+Shamban

6 Entwicklungspartnerschaften Prozess-Entwicklung für Serienteile 6 Hydraulische Schwenkflügelmotoren bewegen Klappen an Flugzeugflügeln und verhindern in Pkw der Premiumklasse, dass sich die Fahrzeuge beim schnellen Durchfahren von Kurven zur Seite neigen, um nur zwei Beispiele zu nennen. Anders als bei linearen Hydraulikzylindern sind bei»schwenkmotoren«die Kolben als (Außen-) Flügel ausgeführt, die fest mit einer Nabe verbunden sind. Diese schwenken in dem nachgiebigen und fließfähigen Material gerundete Kanten verpasste. Dann fand Busak+Shamban in einem eigenen Produktionswerk die Lösung. Seit einigen Jahren werden dort Dichtungen aus thermoplastischem Material gestanzt. Die entsprechende Methode wurde nun weiterentwickelt zu einem komplett neuartigen, mehrstufigen Stanzverfahren. Mit diesem gelingt es jetzt, die Scharfkantigkeit der Stanz- Rohrbiegemaschinen. Busak+Shamban ist also nicht nur für die Werkstoffund Produktentwicklung ein kompetenter Partner, sondern auch für die Prozess- und Verfahrensentwicklung. Erklären lässt sich dies durch das umfassende Know-how, mehrere Forschungs- und Entwicklungszentren sowie die ausgeprägte Spezialisierung der weltweit verteilten Produktionswerke. Dynamic Drive stabilisiert das Fahrwerk bei schnellen Lenkbewegungen einer Bohrung. Die Bohrung besitzt zwei zur Nabe hin zeigende (Innen-) Flügel und wird durch zwei Deckel verschlossen. Auf diese Weise entstehen vier Arbeitsräume, die je von einem Innenflügel, einem Außenflügel und Teilen der beiden Deckel gebildet werden. Gibt man Druck auf zwei um 180 gegenüber liegende Arbeitsräume, so dreht sich der Motor. Klingt ganz einfach, ist aber dichtungstechnisch sehr anspruchsvoll, da die abzudichtende Fläche rechteckig ist und somit die Dichtung ebenfalls diese Form aufweisen muss. Derartige Dichtungen werden als»vane Seals«oder»Flügeldichtungen«bezeichnet. Flügeldichtungen dichten auch beim»dynamic Drive«-System des 7er BMW die Arbeitsräume ab. Dieses System wurde von ZF Sachs entwickelt. Hierbei ist wichtig, dass die aus Turcon einem speziellen PTFE hergestellten, rechteckigen Dichtungen an ihren vier Ecken messerscharf sind. Sollte dies nicht der Fall sein, könnte über die Ecken Flüssigkeit von einem Arbeitsraum zum anderen gelangen. Die Dichtheit ist nicht nur bei Raumtemperatur, sondern von - 40 C bis weit über +100 C hinaus und bei Drücken von mehr als 150 bar zu garantieren. Eine derartige Scharfkantigkeit der Dichtungen konnte bislang nur im kostenintensiven Fräsverfahren erreicht werden. Gemeinsam mit dem Kunden wurde nach einem kostengünstigeren Herstellungsprozess gesucht. Dahinter stand die Idee, Platten aus PTFE zu sintern und aus diesen anschließend die Dichtungsrahmen auszustanzen. Doch die ersten Versuche, durchgeführt von einem der renommiertesten europäischen Stanzbetriebe, schlugen fehl, da das Stanzwerkzeug den Dichtungen aus Schwenkflügelmotoren verhindern in der»upper class«von BMW die Seitenneigung bei Kurvenfahrten und optimieren zugleich das Eigenlenkverhalten, indem die Charakteristik der vorderen und hinteren Stabilisatoren der Fahrsituation angepasst wird. Bild: BMW Das Funktionsprinzip des Dynamic Drive. Bild: BMW teile zu erzielen und die Stanzschnitte vollkommen geradlinig sowie ohne Stanzausbrüche durch das Plattenmaterial zu führen. Das Ergebnis dieser aufwändigen Prozessentwicklung ist ein attraktives Preis/Leistungsverhältnis der gestanzten Dichtungen für den Kunden, das die bisher in Serie gefrästen Dichtungen hinter sich lässt. Über den Flugzeug- und Automobilbau hinaus, werden Schwenkflügelmotoren auch in unterschiedlichen Werkzeugmaschinen eingesetzt, zum Beispiel in Früher wurden die dafür erforderlichen Rahmendichtungen»Vane Seals«aufwändig gefräst, heute werden sie im schnellen Takt gestanzt und besitzen trotz der Fließfähigkeit des thermoplastischen Sintermaterials die für die Dichtwirkung wichtigen scharfen Kanten. Bild: Busak+Shamban Wolfgang Böhler Manager Special Projects Automotive

7 Entwicklungspartnerschaften Für jede Oberfläche den passenden Werkstoff Kolbenstangen, die mechanisch sehr hoch beansprucht oder in aggressiver Umgebung betrieben werden, erhalten zunehmend Verschleiß- oder Korrosionsschutzschichten. Zu nennen sind hier die Hartverchromung, aber auch das Nitrieren sowie die Beschichtung der Kolbenstangen mit Keramikschichten. Kommt anstelle einer Chrombeschichtung eine alternative Beschichtung zum Einsatz, erfordert dies die sorgfältige Bestimmung einer angepassten Dichtungslösung. Gleiches gilt, wenn aus Gründen des Umweltschutzes zinkfreie Hydraulikmedien mit im Spiel sind, zumal das tribologische System, gebildet aus Kolbenstangenoberfläche, Dichtungswerkstoff und Hydraulikmedium auf nicht geeignete Kombinationen äußerst empfindlich reagiert. Zur Untersuchung der genannten Zusammenhänge hat Busak+Shamban umfangreiche Forschungsarbeiten betrieben. Diese wurden zum Teil in den eigenen Labors, zum Teil aber auch von unabhängigen Wissenschaftlern durchgeführt. Dabei stellte sich heraus, dass an verchromten Kolbenstangen bei gleichzeitiger Verwendung von zinkfreiem Hydrauliköl Dichtungen aus kohlefasergefülltem PTFE (T29) eine 7 Für verchromte Stangen bei zinkfreien Medien vorzugsweise Turcon T 29 sehr gute Lösung darstellen, während bronzegefüllte PTFE-Werkstoffe unter tribologisch ungünstigen Betriebsbedingungen zu Problemen führen können. Der Turcon Stepseal 2K im Werkstoff T29 hat sich in Verbindung mit zinkfreien Ölen bei der Abdichtung von Kolbenstangen bewährt. Bild: Busak+Shamban Es macht einen großen Unterschied aus, ob ein Dichtungshersteller nur die Einlagerung des Kolbenstangenabriebs in die Dichtflächen reduzieren will, oder wie Busak+Shamban diesen verhindert. Dank dieses Forschungsansatzes können heute für alle verschleißfesten Oberflächen langlebige Dichtungen angeboten werden auch im Zusammenspiel mit zinkfreien Hydraulikmedien. Bild: Busak+Shamban Ein weiteres Forschungsergebnis besteht darin, dass Verschleiß auch durch ungünstige Topografie der Stangenoberfläche wesentlich beeinflusst wird. Speziell keramische Oberflächen weisen eine offenporige Gegenlauffläche für die Dichtungen auf, die in der Anwendung durch die abrasiven Kanten der Poren erheblichen Dichtungsverschleiß verursachen können. Bei der Auswahl der Dichtungen ist deshalb Vorsicht geboten. Sehr hohe Dichtungsstandzeiten ergeben sich bei solchen Stangen, wenn Dichtungen aus Z80 verwendet werden. Dank der intensiven Werkstoffentwicklung sowie der mit wissenschaftlicher Akribie betriebenen Forschungsprojekte und Versuchsreihen kann Busak+Shamban heute für alle Oberflächen und in Verbindung mit sämtlichen Hydraulikmedien Dichtungen, Abstreifer und Führungsbänder bereitstellen. Bei deren Entwicklung steht immer das Ziel im Vordergrund, die optimalen Werkstoffpartner auszuwählen um die Entstehung von Abrieb zu unterbinden oder die Einlagerung des Abriebs in die Dichtflächen so zu steuern, dass an den Kolbenstangen kein Schaden entsteht. Dieses Wissen besitzt für mobilhydraulische Systeme gleichermaßen Relevanz wie für stationärhydraulische Anlagen. Und selbstverständlich legt Busak+Shamban dieses Wissen interessierten Anwendern gerne bereit. Andreas Raidt Manager Research Technologies Research & Development Europe

8 Entwicklungspartnerschaften Formteile mit Format 8 Wie sehr sich die Arbeitsteilung in der Industrie mittlerweile verändert hat, lässt sich exemplarisch am Beispiel von Formteilen darstellen. Früher konstruierten Automobilproduzenten und Maschinenbaufirmen Formteile selbst, suchten nach geeigneten Werkstoffen, ließen Formen bauen und produzierten die Teile oft selbst. Der Trend geht jedoch dahin, den Entstehungsprozess von Formteilen arbeitsteilig zu organisieren: Der Anwender bringt sein Applikationswissen ein und nimmt bereits im Konstruktionsstadium einen Entwicklungspartner mit ins Boot. Zusammenarbeit verkürzt»time to market«je größer dessen Know-how ist und je umfassender der Zulieferer alle erforderlichen Entwicklungsschritte abdecken kann, desto besser. Denn jede»lieferanten-schnittstelle«kostet Zeit und die»time to market«soll ja verkürzt werden trotz der immer höheren Technologie-Anforderungen an die Formteile. Um diesen Ansprüchen gerecht zu werden, hat Busak+Shamban eine durchgängige Leistungskette geschaffen, sowohl bei der Entwicklung von Formteilen als auch bei Dichtungen. Diese Kette beginnt mit der technischen Beratung von Kunden. Meist werden in diesem Zusammenhang Entwicklungskooperationen definiert, die beiden Seiten den erforderlichen Knowhow-Schutz sichern. Bereits in diesem Stadium kann das Wissen des Formteileherstellers und Werkstoffspezialisten in die Konstruktion einfließen lange bevor Werkzeugkosten entstehen. Im nächsten Schritt können FEM-Berechnungen durchgeführt werden, wobei den Berechnungsingenieuren von Busak+Shamban ihr Werkstoffwissen und ihre Werkstoffdatenbank zugute kommen. Zeichnet sich bei der Bautei- Schnell entwickelte, funktionierende Prototypen entscheiden im Wettbewerb leberechnung nach der Finite-Elemente-Methode ein Problem ab, können die Ingenieure dieses oft durch die Wahl einer anderen Werkstoffformulierung lösen. Da Busak+Shamban über eigene Werkstofflabors sowie über hervorragend ausgerüstete Versuchseinrichtungen verfügt, können bei Bedarf kundenspezifische Werkstoffe entwickelt, im Technikumsmaßstab produziert und anschließend auf Herz und Nieren geprüft werden. Die dabei gewonne- nen Daten können wiederum ins FEM- System überführt und die Teile unter Berücksichtigung eines neuen Werkstoffs berechnet werden. Anschließend erfolgen die Konstruktion und der Formenbau sowie die Herstellung von Prototypen. Diese Anwendungsbeispiele belegen die hohe Sachkompetenz von Busak+Shamban: Immer mehr Komponenten werden in der Luftfahrt sowie im Automobilbau aus Kunststoffen gefertigt. Um Gewicht und Geld zu sparen, denn Hightech-Lösungen besitzen meist komplexe Strukturen, die nur in Kunststoff wirtschaftlich umgesetzt werden können. Dies gilt auch für die erste Drosselklappe aus Kunststoff, zu deren Realisierung wir Formteile beisteuern durften. Diese optimieren die Montage und übernehmen zusätzlich Dichtfunktionen. Durch eine ausgeklügelte Formgebung und durch»werkstoff-tuning«konnte in kürzester Zeit eine funktionierende Lösung vorgestellt werden. Besonders sportliche Autos verlangen ihren Entwicklern Höchstleistungen ab. Oft werden Zulieferer mit herangezogen, um die besten Detaillösungen zu finden. So auch im folgenden Fall: Da die Dichtungen in einer Zahnrad-Pumpe des Sportwagens Temperaturen bis zu 150 C und zugleich der Wenn in der Medizintechnik Spezialdichtungen zur Anwendung kommen, dann ist nicht nur Höchstleistung gefordert, sondern vor allem Individualität in Werkstoff und Design. Bild: Busak+Shamban Membran im Druckregelventil einer Wasserarmatur. Der Werkstoff erfüllt alle erforderlichen Trinkwasser-Freigaben wie KTW, FDA und WRAS. Bild: Busak+Shamban

9 urethanen (PU) und Elastomeren sowie Teile, bei denen ein Elastomer mit Teilen aus Metall oder Kunststoff verbunden wird. Bei all diesen Projekten steht 9 Unser Kunde steht im Zentrum unseres Denkens und Handelns Druckflüssigkeit Pentosin CHF11 S ausgesetzt sind, musste ein neuer Werkstoff entwickelt werden. Innerhalb kürzester Zeit ist es Busak+Shamban gelungen, für diese Dichtungen»taylor-made«Werkstoffe zu entwickeln und für Tests beim Kunden bereitzustellen. Ein weltweit agierender Hersteller von Heizungssystemen suchte nach einer Membran, die in einem Regelventil eingebaut ist. Basierend auf langjähriger Erfahrung und mittels FEM-Analyse wurde für den vorhandenen Einbauraum ein funktionelles Design entwickelt. Hierbei musste der Werkstoff unbedingt über die wichtigsten Trinkwasserfreigaben wie KTW und WRAS verfügen. Da Busak+Shamban über eine große Auswahl an elastomeren Werkstoffen verfügt, die als»globale Alleskönner«über alle wichtigen Zulassungen verfügen, konnte diese Aufgabenstellung innerhalb kürzester Zeit gelöst werden. Der größte Vorteil der»alles-aus-einer- Hand-Entwicklung«liegt zweifellos im»nahtlosen Projektmanagement«, das nicht am eigenen Werkstor endet. Typische Anforderungen sind Dichtungen mit integrierten Zusatzfunktionen, technisch anspruchsvolle Formteile, vorwiegend aus thermoplastischem Polyder»added value«im Vordergrund: durch Beschichtungen, welche die Montage erleichtern, durch Funktionsintegrationen, welche die Zahl der Stücklistenpositionen verringern, durch Hightech-Werkstoffe, welche die Lebensdauer erhöhen oder das Abfluggewicht des neuen Airbus A380 verringern. Hermann Zöllner Manager Engineered Products Research & Development Europe Immer mehr Anwender nutzen bei der Entwicklung von Dichtungen und Formteilen das durchgängige Know-how von Busak+Shamban, das von der Beratung über FEM-Analysen und Werkstoffentwicklungen bis zur Werkzeugkonstruktion und zum Prototypenbau reicht. Bild: Busak+Shamban Der richtige Werkstoff von Busak+Shamban - beständig bis 150 C in Pentosin CHF11S hat alle alternativen Lösungen»geschlagen«und dichtet jetzt in der Zahnradpumpe. Bild: Busak+Shamban

10 Entwicklungspartnerschaften Weltnorm kontra Werksnorm 10 Entwicklungspartnerschaften können auch darin bestehen, Maschinenbauunternehmen über die Vorteile zu informieren, die Weltnormen gegenüber Werksnormen besitzen. Darstellen lässt sich diese Aussage überzeugend anhand der DIN ISO und der Norm DIN ISO aus dem Jahr Während die international gültige DIN ISO die Einbauräume für gummivorgespannte Kunststoffdichtungen von Hydraulikkolben regelt, ist die Norm DIN ISO den Einbau- Für jeden Anwendungsfall ein Kolben bei gleichbleibenden Nutmaßen Während einerseits Turcon -Dichtungen ohne Werkzeugformen spanend für alle Durchmesser hergestellt werden, erfordert das Produktionsverfahren des Zurcon Glyd Ring P und des Zurcon Wynseal den Bau von Spritzgießformen. Deshalb ist die Abmessungsvielfalt begrenzt. Ähnlich große Freiheiten bieten auch Führungsringe nach ISO Diese internationale Norm beschreibt die Einbauraumabmessungen der Führungsringe und Busak+Shamban hat hierfür Führungsringe entwickelt, die hinsichtlich der Werkstoffe variieren. Dem Anwender kommt auch bei den Führungsringen die Freiheit zu, nach den im Einzelfall geltenden Einsatzräumen für rechteckige, geschnittene Führungsbänder für Kolben und Stangen gewidmet. Der Blick in diese Normen lohnt sich insbesondere im Hinblick auf die Globalisierung der Märkte, nicht zuletzt im Maschinenbau. Werden Werksnormen auf die Maße der Weltnorm umgestellt, kann der Hersteller des Hydrauliksystems einerseits auf die Angebotspalette vieler Dichtungshersteller zurückgreifen und andererseits seinen Kunden in der ganzen Welt eine über- zeugende Ersatzteilverfügbarkeit bieten. Zumal die norm-konformen Dichtungen und Führungen praktisch auf allen Kontinenten verfügbar sind. Der Hauptvorteil für Konstrukteure hydraulischer Antriebssysteme besteht jedoch in der Freiheit, bei gleichbleibenden Nutmaßen für jeden Anwendungsfall das unter Preis-Leistungs- Gesichtspunkten optimale Dichtungsund Führungssystem einsetzen zu können. Je nach Druck, Temperatur und Medium können allein aus dem modularen»din ISO-Baukasten«sechs verschiedene Kolbendichtungen von Busak+Shamban ausgewählt werden, die allesamt für Einbauräume nach DIN ISO ausgelegt sind. Diese decken nahezu alle Anforderungen ab, die in der Mobil- und Stationärhydraulik vorkommen. Dabei können die Einsatzbedingungen zwischen leicht, mittel und schwer variieren. Außerdem können die Dichtringe feinstufig an die gegebenen Druck-, Temperatur- und Geschwindigkeitsverhältnisse angepasst werden. Für Anwendungen, bei denen das»anfangsrucken«stört, stehen nahezu stickslip-freie Ringe aus dem PTFE-Werkstoff Turcon zur Verfügung. Auch die Polyurethanwerkstoffe Zurcon Z20, Z22, Z23 und Z24 und die härteren Gieß-Polyurethanwerkstoffe Zurcon Z51 und Z52 sowie der thermoplastische Werkstoff Zurcon Z66 können zum Einsatz kommen, wobei sich die Werkstoffwahl ebenfalls an den Einsatzbedingungen, am Rohwerkstoff und am Betriebsmedium orientieren. Trotz der stets gleichen Nutabmessungen unterscheiden sich die variabel einsetzbaren Kolbendichtungen auch hinsichtlich ihrer Bauart bzw. ihres Konstruktionsprinzips. Der Anwender kann wählen zwischen einfach und doppelt wirkenden Dichtungen und findet im Normprogramm von Busak+Shamban selbst Ringe zur Abdichtung von Gasen zum Beispiel für den Einbau in Kolbenspeichern. Technische Daten Kolbendichtungen nach DIN ISO ) Quelle: Busak+Shamban Einfach wirkend Doppelt wirkend Typ Dichtring- Werkstoffe Shorehärte Temperatur ( C) max. Druck (MPa) Besonderheiten Wynseal PU Zurcon Z 20 A bis Wynseal PU Zurcon Z 23 A bis Turcon Glyd Ring Turcon Glyd Ring T Turcon Stepseal 2 K Turcon AQ-Seal Diverse Turcon - PTFE-Werkstoffe mit hoher Dichtwirkung, ausgelegt auf Rohrwerkstoff und Betriebsmedium -45 bis bis bis bis reibungsarm; universell medienbeständig Dichtverhalten und Extrusionswiderstand verbessert; reibungsarm; medienbeständig reibungsarm; medienbeständig; Dichtverhalten und Extrusionswiderstand verbessert hohe Dichtwirkung durch integrierte Quad-Ring- Dichtung; zur Abdichtung von Gasen geeignet Zurcon Glyd Ring P Zurcon - Thermoplast -30 bis +110 Legende: 1) DIN ISO , Einbauräume für elastomer-vorgespannte Kunststoffdichtungen 100 Mit Stufenschnitt und rechteckigem Elastomer- Vorspannelement; hohe Druckbelastbarkeit u. Verschleißfestigkeit

11 Je nach den Klimazonen und den Einsatzbedingungen von Baumaschinen können Hersteller Kolben- und Stangendichtungen variieren unter Beibehaltung großer Serien in der Zylinderfertigung. Bild: Busak+Shamban Anwendungsspezifisch kombinierbare Kolbendichtungen und Führungsringe bringen günstige Herstellkosten für Hydraulikkolben mit sich. Sie lassen die Wahl des technisch-wirtschaftlichen Optimums für alle Einsatzbedingungen zu. Bild: Busak+Shamban Je nach Druck, Temperatur und Medium bietet der»din ISO Baukasten«sieben verschiedene Kolbendichtungen zur Auswahl. Bild: Busak+Shamban bedingungen das technisch-wirtschaftliche Optimum auszuwählen. Die folgenden Beispiele untermauern die beschriebenen Freiheitsgrade: Turcite -Slydring -Führungsringe aus PTFE- Werkstoffen werden u.a. mit Bronze gefüllt, wodurch die Druckfestigkeit erhöht wird. Sie weisen ein ausgezeichnetes Reibverhalten auf und sind als stick-slip-frei einzustufen. Ihre»Teardrop«-Struktur auf der Gleitfläche besteht aus kleinen Schmiertaschen an der Oberfläche, die die Anfangsschmierung verbessern und die Bildung des Schmierfilms fördern. Führungsringe aus dem Werkstoff Zurcon Z80 basieren auf einem ultrahoch molekularen Polyethylenwerkstoff, der aufgrund seiner PTFE-ähnlichen Reib- eigenschaften ohne Füllstoff-Zusätze auskommt und bevorzugt in der Wasserhydraulik eingesetzt wird. Mehrere HiMod -Werkstoffe bieten als glasfasergefüllte Bauteile auch bei Temperaturen bis 130 C gute Festigkeitswerte. Auf hohe radiale Belastungen sind hingegen die Führungsringe der Baureihe LUYTEX -Slydring ausgelegt, die aus Gewebeverbundwerkstoffen hergestellt und teilweise mit PTFE oder Grafit angereichert werden, um das Gleitverhalten zu optimieren. Da Dichtungen und Führungen beliebig kombinierbar sind, ergibt sich die komfortable Situation, dass ein Maschinenbauunternehmen seine Hydrauliksysteme bei baugleichen Kolben an die jeweiligen Einsatzbedingungen anpassen kann. Dies führt zu höheren Losgrößen bei der Kolbenfertigung und damit zu niedrigeren Herstellkosten. Außerdem lassen sich Hydrauliksysteme durch die Umstellung von Werksnormen auf»weltnormen«nachträglich ohne hohen Aufwand optimieren, wenn sich die Einsatzbedingungen einer Maschine verändern. Und»spare parts«können praktisch rund um den Globus innerhalb kürzester Zeit bereitgestellt werden ein zusätzliches Verkaufsargument für den Maschinenbauer. Rolf Poethig Technischer Direktor 11 Führungsringe für Hydraulikkolben nach DIN ISO ) Quelle: Busak+Shamban Typ Werkstoff Temperatur ( C) Geschwindigkeit max. (linear, m/s) max. radiale Belastung (N/mm 2 ) Besonderheiten Turcite -Slydring Zurcon -Slydring HiMod Glyd Ring 2) PTFE, Standard: Turcite T 47, bronzegefüllt Zurcon Z 80, UHMW-PE HiMod HM 061, glasfasergefülltes POM -60 bis bis bis ,8 15 (bei 25 C) 8 (bei 120 C) 25 (bei 25 C) 10 (bei >60 C) 40 (bei 25 C) 25 (bei >60 C) Teardrop-Struktur auf Gleitfläche; stick-slip-frei Für Wasserhydraulik und Pneumatik geeignet; PTFEähnliche Reibeigenschaften ohne Füllstoffzusatz HiMod HM 062, glasfaser-/ptfe-gefülltes PA HiMod HM 063, glasfasergefülltes PA -40 bis bis (bei 60 C) 40 (bei >60 C) wärmestabilisiert Luytex Slydring C 380 Polyestergewebe/-harz, plus PFTE C 320 Polyestergewebe/-harz, plus Grafit -60 bis bis (bei 25 C) 50 (bei >60 C) C 932 Baumwollgewebe/Phenolharz -60 bis Legende: 1) DIN ISO 10766, Einbauräume für Führungsringe

12 12 Innovation Generatoren am Stiel Noch scheiden sich an der Windkraft die Geister: Die Befürworter fordern den zügigen Ausbau der bislang auf deutschem Boden stehenden Windkraftwerke; die Kritiker halten der regenerativen Energie entgegen, dass diese nur dank der gesetzlich geregelten Einspeisevergütung für die Investoren tragbar ist, jedoch nur wegen der erheblichen Subventionierung jeder einzelnen erzeugten Kilowattstunde. Wie so oft verläuft der Königsweg zwischen den beiden Lagern. Denn das knapper und damit teurer werdende Erdöl und Erdgas sowie die zunehmende Leistung und der steigende Wirkungsgrad der»generatoren am Stiel«führen künftig zu einem sinkenden Subventionsbedarf. Zudem ist unstrittig, dass die Windenergie in einem mo- werden. Letzteres ist die Aufgabe der Hydraulikzylinder des sicherheitsrelevanten Pitchsystems. Jene Verstellung ist technisch sehr anspruchsvoll. Pro Rotorblatt ist ein Hydraulikzylinder vorhanden. Diese Blätter drehen sich zehn bis zwanzig Mal pro Minute, je nach Windstärke. Und eben für die Kolbenstangen und Zylinder dieser hydraulischen Antriebe hat Busak+Shamban neue Dichtungen, Abstreifer und Führungsbänder entwickelt. Turcon Stepseal 2K, hergestellt aus dem Hochleistungs-Dichtungswerkstoff Turcon T29 in Tandemanordnung, Excluder 5 aus Turcon T40 und Führungsbänder aus C320 sowie Kolbendichtungen des Systems Glyd Ring Hz, ebenfalls aus Turcon T29, teilen sich die Aufgaben. Pausen kennt das Dichtungs- und Führungssystem nicht. Es muss seine Leistung beständig erbringen, permanent unter Druck stehend und sich ständig mit den Rotoren drehend. Bei hohen Windgeschwindigkeiten könnte Windkraftbranche legt hohes Entwicklungstempo vor der Ausfall der Pitchverstellung schwerwiegende Folgen haben. Um hier sicherzugehen, hat einer der führenden europäischen Windkraftwerksproduzenten unlängst seine großen Anlagen zusammen mit dem Münchener Allianz Technologiezentrum einer»fehlermöglichkeits- und -einflussanalyse«(fmea) unterzogen. Nach Umsetzung der Erkenntnisse aus dieser FMEA errei- Im Energiemix der Zukunft ist Platz für Windenergie dernen Energiemix dazu beiträgt, die Abhängigkeit von fossilen Energieträgern zu reduzieren. Diesen Energiemix in die Balance von Ökologie, Wirtschaftlichkeit, Versorgungssicherheit und Unabhängigkeit zu bringen, gehört zu den wichtigsten energiepolitischen Aufgaben. Dass die Windenergie im Orchester der Kraftwerkstechniken eine wachsende Bedeutung haben wird, davon wird ausgegangen. Bis zum Jahr 2015 soll die installierte Leistung der Windkraftwerke jedenfalls allein in Deutschland von 16 auf 36 Gigawatt steigen und damit eine Leistung abdecken, die der von rund 36 Atomkraftwerken entspricht. Seit Jahren geben sich in der Windkraftbranche die Superlative die Klinke in die Hand: nacheinander entstehen immer wieder die größten Windkraftwerke der Welt. Die Masten werden höher, haben jetzt die Höhenmarke von 120 Meter überschritten, und gleichzeitig steigt der Durchmesser der Rotoren. Je nach Windrichtung und Windstärke müssen der Azimut, also die Ausrichtung des Rotors, und der Anstellwinkel der Rotorblätter verstellt Kolben- und Stangendichtungen sowie Kolbenführungen von Busak+Shamban sind für die Betriebssicherheit der sich permanent mit Rotorgeschwindigkeit drehenden Hydraulikkolben für die Pitchverstellung der Rotorblätter verantwortlich. Bild: REpower Systems

13 chen die Systeme nun Traumwerte hinsichtlich ihrer Verfügbarkeit und Betriebssicherheit. Diese in Pitchverstellungen zu gewährleisten, ist mit die Aufgabe der Kolben- und Stangen- 13 China will mit dem»cheng- Fengi«-Programm die Windkraftausnutzung ausbauen dichtungen sowie der Kolbenführungen von Busak+Shamban. Dass die Windenergie weit über den deutschen Markt hinaus für den europäischen Maschinen- und Anlagenbau eine hohe Bedeutung besitzt, zeigt der Blick nach China. Mit einer installierten Hydraulische Pitchantriebe ausgerüstet mit dem Turcon Stepseal 2K optimieren über die Verstellung der Rotorblätter die Ausnutzung der Windkraft. Bild: Bosch Rexroth Kraftwerksleistung von 380 Gigawatt und im Jahr 2003 erzeugten Terawattstunden Strom ist China nach den USA der zweitgrößte Stromproduzent der Welt. Dafür verbrennen die mit dem bescheidenen Wirkungsgrad von 30 Prozent arbeitenden Kraftwerke jährlich 500 Millionen Tonnen Kohle. Diesem Energieträger fallen 75 Prozent der erzeugten Strommenge zu. Weitere 15 Prozent werden aus Erdöl gewonnen und sieben Prozent mit Hilfe thermischer Kraftwerke. Acht Atomkraftwerke steuern bislang zwei Prozent der Strommenge bei. Bis zum Jahr 2010 soll, nach Brancheninformationen, die Kraftwerkskapazität in China auf 500 Gigawatt steigen, und ein Teil der Zuwachskapazität soll aus der Windkraft gewonnen werden. Mit dem»cheng-fengi«-programm zur Förderung der Windenergienutzung wurde der erste Schritt in diese Richtung bereits gemacht. Holger Jordan Innovation Manager Research & Development Europe Hydraulische Pitschantriebe ausgerüstet mit dem Turcon Stepseal 2K optimieren über die Verstellung der Rotorblätter die Ausnutzung der Windkraft. Bilder: REpower Systems AG/Jan Oelker

14 Innovation Neue Ära der Mobilität 14 Noch bevor das Erdöl zur Neige geht, bringt die Industrie neue Antriebskonzepte für Automobile und Flugzeuge zur Serienreife. Damit wird die Mobilität gesichert unabhängig von fossilen Energieträgern. Brennstoffzellen, gespeist von Wasserstoff, werden in dieser Ära eine Hauptrolle spielen. Bereits heute ist Busak+Shamban aktiv in die Entwicklungsprozesse wasserstoffbetriebener Brennstoffzellen eingebunden. Zumal die Wasserstofftechnologie hohe Anforderungen an Dich- Diese Welle muss einerseits zum Kompressorengehäuse hin abgedichtet werden und andererseits muss sichergestellt werden, dass kein Tropfen Öl vom Ölbad, in dem das Wälzlager läuft, in die Brennstoffzelle gelangt. Denn selbst kleinste Mengen an Kohlenwasserstoffen würden die Wirkung der Brennstoffzelle stark beeinträchtigen. Es gelang dem Entwicklerteam von Busak+Shamban, mit nur einer Dichtung den»luftraum«und das Ölbad gegeneinander abzuschotten. Dafür wurde ein Wellendichtring der Bauart»PDR-Seal«entwickelt, in dessen Aluminiumgehäuse zwei Dichtlippen aus unterschiedlichen PTFE-Werkstoffen sitzen. Dank dieses»zweireihers«kann weder Luft ins Ölbad gelangen, geschweige denn Wasserstoffbetriebene Brennstoffzellen in naher Zukunft serienreif tungen und Dichtungswerkstoffe stellt. Dies lässt sich am Beispiel des schwedischen Kompressorenherstellers Opcon Autorotor verdeutlichen: Um in der Brennstoffzelle den Wasserstoff vollständig in Energie umzusetzen, führt ein Hochleistungskompressor der Brennstoffzelle Luft zu. Mehr als 150 Kubikmeter pro Minute, wofür sich die Schraubenwelle des Kompressors im gleichen Zeitabschnitt mal um ihre eigene Achse dreht. PDR-Seal im Kompressor von Opcon Autorotor erzielen auch im Trockenlauf sehr hohe Drehzahlen. Das Know-how von Busak+Shamban liegt dabei im Werkstoff und der Gegenlauffläche der Dichtlippe Bild: Busak+Shamban Öl über den Luftstrom in die Brennstoffzelle. Dass die Dichtlippe luftseitig trotz der hohen Drehzahlen von bis Umdrehungen pro Minute schmierungsfrei gegen die Welle abdichtet, stellt höchste Anforderungen Brennstoffzellen brauchen viel»luft«zum Atmen In einer Stunde pumpen Kompressoren des schwedischen Herstellers Opcon Autorotor bis zu Kubikmeter Luft in die Brennstoffzellen künftiger Fahrzeuge. PDR Seal-Wellendichtringe mit Doppellippen dichten bei bis zu Umdrehungen pro Minute die Kompressorschraube gegen Luft und Öl ab. Bild: Busak+Shamban an den PTFE-Werkstoff, der eigens für diese Problemlösung entwickelt wurde. Im firmeneigenen PTFE-Entwicklungslabor, das Werkstoff-Formulierungen exakt auf die Anforderungen der Anwendung hin optimieren kann.

15 Drei abgasfreie Busse der DaimlerChrysler AG hat die SSB Stuttgarter Straßenbahnen auf der Linie 44 in Stuttgart im Einsatz. Getestet wird dabei vor allem, wie sich die neue Technologie in der hügeligen Topografie verhält. Bild: DaimlerChrysler AG Immer wieder wird die Wasserstofftechnologie als gefährlich bezeichnet, dies geht allerdings an den Tatsachen vorbei. Führende Fachleute aus kanadischen, deutschen und britischen Unternehmen haben den Beweis erbracht, dass die Sekundärenergie»Wasserstoff«hinsichtlich der Sicherheit gut beherrschbar ist. In vielen Großstädten werden bereits Linienbusse mit Was- serstoffantrieben getestet und für die 2006 in China stattfindenden Olympischen Spiele stellt Daimler-Chrysler drei Wasserstoff-Omnibusse mit Brennstoffzellen bereit. Ein weiterer Kritikpunkt betrifft das energiepolitische Wasserstoff-Konzept. Kritiker haben diesen Energieträger verschiedentlich als Sackgasse bezeichnet. Erst kürzlich wurde Professor Dr. 15 Drei Wasserstoff-Omnibusse von DaimlerChrysler für Olympia 2008 in Shanghai Herbert Kohler in einem Bericht der Stuttgarter Zeitung dahingehend zitiert, dass es in einem überschaubaren Zeitraum möglich sei, wasserstoffbetriebene Brennstoffzellen zur Serienreife zu bringen und zugleich die notwendige Infrastruktur aufzubauen. Bei sinkenden Kosten sieht er die Möglichkeit, Wasserstoff regenerativ herzustellen aus Biomasse oder mithilfe erneuerbarer Energien. Professor Kohler ist Leiter der Forschungsdirektion Fahrzeugbau und Antrieb sowie Umweltbevollmächtigter bei Daimler-Chrysler und damit einer der exzellentesten Kenner der Wasserstoff-Technologie. Seit einigen Jahren engagiert sich Busak+Shamban tatkräftig in dieser neuen Technologie. Matthias Keck Manager Product Development Bei der F-Cell A-Klasse passen das komplette Brennstoffzellensystem sowie die Wasserstofftanks in den Unterboden des Fahrzeugs. Der Platz im Innenraum und Kofferraum bleibt komplett erhalten. Der drehmomentstarke Elektromotor erlaubt ein dynamisches Fahren in der Stadt und über Land. Der»Brennstoffzellen-Stack«wird vom DaimlerChrysler-Kooperationspartner BALLARD entwickelt. Bild: DaimlerChrysler AG

16 Innovation Mit Wasserstoff im Tank in die Zukunft 16 Weltweit einmalige Hightech-Lösungen für die Betankung von Fahrzeugen mit alternativen Energieträgern entwickelt eine süddeutsche Unternehmensgruppe. Jeder, der sich in der Energiewirtschaft oder im Fahrzeugbau mit alternativen Antriebsenergien befasst, kennt WEH. Denn ganz gleich, ob es um das Betanken von Fahrzeugen mit Erdgas, sogenannten NGV s»natural Gas Vehicles«, oder mit gasförmigem Wasserstoff geht»ohne WEH läuft gar nichts«, wie Firmengründer Erwin Weh betont. Erst vor kurzem hat sein Technologieunternehmen den»incentive Award«der California Fuel Cell Partnership (CaFCP) gewonnen. In dieser Organisation engagieren sich alle, die rund um die Brennstoffzellentechnologie Rang und Namen haben: die weltweit führenden Fahrzeughersteller, Energiekonzerne, Tankstellen-Netzbetreiber, Brennstoffzellenspezialisten sowie etliche US-Regierungsbehörden aus dem Energie- und Umweltbereich. Der Erfolg von WEH liegt mit in der Kompromisslosigkeit begründet, die den Geist des Unternehmens ausmacht. Kein Kubikzentimeter Gas darf in die Umwelt entweichen, wenn später die Kunden an Selbstbedienungs-Wasserstofftankstellen den Wasserstoff zapfen, der in den Brennstoffzellen ihrer Fahrzeuge mit Sauerstoff reagiert, wodurch elektrische Energie zur Speisung der Elektromotoren, Wärme und reines Wasser entsteht. Die patentierten Füllgen. Diese müssen das Wasserstoffgas sicher abdichten, dürfen beim Einführen der Zapfgarnitur keinen hohen Kraftaufwand erfordern, müssen Kälte bis zu - 40 C widerstehen und über einen langen Lebenszyklus hinweg ihre Funktion erfüllen. Deshalb haben sich die Ingenieure von WEH im Rahmen einer Entwicklungspartnerschaft mit Busak+Shamban sich auch bei der prämierten und patentierten Füllkupplung»TK 16 7 H2«für unterschiedliche Dichtungssysteme, unter anderem PTFE-Dichtungen, entschieden, die teilweise aus Standardwerkstoffen hergestellt werden, zum Teil aber auch aus eigens entwickelten Compounds, die bis zu 50 verschiedene»zutaten«enthalten. Aus diesen Werkstoffen werden in die Tanksysteme Dichtungen der Bauarten O-Ring, Stepseal, Glyd Ring aber auch Sonderdichtungen wie Drehdurchführungen eingebaut. Fahrzeuge, deren Antriebe lediglich Wasserdampf an die Umwelt abgeben, darauf setzen viele Forscher in Wissenschaft und Wirtschaft. Und längst haben sie bewiesen, dass Wasserstoff ökologisch sinnvoll und sicherheitstechnisch beherrschbar ist. Allerdings setzt diese Treibstoffart eine durchgängige Kette voraus, die bei der Wasserstofferzeugung beginnt und über das Betanken der Fahrzeuge bis zur Umwandlung des Wasserstoffs in elektrische Energie reicht. Gerade den Tanksystemen kommt dabei eine hohe Bedeutung zu, da sie dezentral angesiedelt sind, also an Ort stehen, wo sie nicht permanent von Technikern überwacht werden können. Diese Schnittstelle sicher zu machen, beschäftigt Erwin Weh und sein Technikerteam seit Jahrzehnten. Über 40 Patente tragen inzwischen den Namen»WEH«. Am Münchner Flughafen steht die erste deutsche Wasserstoff-Tankstelle. Diese besitzt Füllkupplungen von WEH, die mit Dichtungen von Busak+Shamban ausgerüstet sind. Bild: MAN Kalifornien und Bayern besiegeln Wasserstoff-Pakt Bei der Betankung von Fahrzeugen spielt der Druck, unter dem das Wasserstoffgas in die Fahrzeugtanks gepresst wird, eine bedeutende Rolle. Je höher dieser Druck ist, desto schneller lassen sich die Tanks füllen, weshalb WEH bereits erforscht, ob der Druck auf Werte jenseits der heute praktizierten 450 bar angehoben werden kann. Angesichts solch hoher Drücke legt das Illertisser Unternehmen großen Wert auf hochwertige Dichtun- Die Wasserstofftechnologie stellt auf allen Prozessstufen hohe Anforderungen an Dichtungen: bei der Wasserstofferzeugung ebenso wie bei der Verteilung und Umwandlung. Bild: Aral Trotz der Typenvielfalt bei Personenkraftwagen werden Tanksysteme in Zukunft automatisch am Tank der Fahrzeuge andocken. Bild: Linde AG

17 kupplungen bieten»optimale Sicherheit für den Bediener«, zumal sie»solange am Nippel angeschlossen bleiben, bis der Zwischenraum vom Eingangsventil bis zum Tanknippel vom Druck entlastet ist«, hebt der Hersteller hervor. Dieser Zwischenraum wird nach beiden Seiten hin mit O-Ringen von Busak+ Shamban abgedichtet. Erst nach erfolgter Druckentlastung kann die Garnitur ganz abgenommen werden. Diese Gas-Schleuse ist ein Ga- diesen Orten: an der ersten deutschen Wasserstoff-Tankstelle am Münchner Flughafen»Franz Josef Strauss«, wo Pkw und Pendelbusse betankt werden; an der Hamburger Kleintransporter- Tankstelle des Wasserstoff-Pilotanwenders»Hermes Versand«, der zur Otto- Gruppe gehört; in Oberstdorf, wo die Tanks von Linienbussen gefüllt werden. Auch in Amsterdam wurde unlängst eine Wasserstofftankstelle in Betrieb genommen im Rahmen des Eu-Pro- den Tankstellenausrüstungen, sondern auch in den Betankungsnippeln der Fahrzeuge sowie rund um die Brennstoffzellen herum. Damit die Gasdichtheit der Systeme über lange Lebenszyklen hinweg sichergestellt bleibt. Stephan Brändle Gebietsverkaufsleiter und Anwendungsberater Chemie- und Prozesstechnik 17 Deutschland gehört zu den Ein Weg zur Minderung der Technologieführern CO 2 -Emissionen rant für perfekte Sicherheit beim Tanken von Wasserstoff. Dank des breiten Werkstoff- und Dichtungsspektrums von Busak+Shamban und der Möglichkeit, über Standardwerkstoffe und Dichtungssysteme hinaus kundenspezifische Lösungen realisieren zu können, kann WEH alle Dichtungen zentral beschaffen und zugleich wächst bei seinem Dichtungspartner das fachspezifische Know-how. Wasserstofftankstellen mit Hightech von WEH finden sich in Deutschland an jekts»cute«. Dort zapfen drei neue Citaro-Busse von DaimlerChrysler ihren Treibstoff, natürlich ebenfalls mithilfe eines Betankungssystems des Weltmarktführers WEH. Das EU-Projekt umfasste die Einrichtung von Wasserstofftankstellen in neuen europäischen Großstädten. Wenn künftig immer mehr Fahrzeuge aus Wasserstoff ihren Energiebedarf decken, finden sich Dichtungen von Busak+Shamban natürlich nicht nur in Moderne Füllsysteme machen das Tanken von Wasserstoff so einfach und sicher, wie Autofahrer das vom Benzin gewohnt sind. Bild: Aral Große Konzerne bauen bereits an einem weltweiten Tankstellennetz für Wasserstoff. Bild: Aral Die Füllgarnitur TK16 H2 von WEH im Einsatz bei DaimlerCrysler in Sindelfingen. Die Garnitur wird durch zwei Dichtungen hindurch in den Tankraum eingeführt, um diesen mit Wasserstoffgas zu füllen, das unter 450 bar Druck steht und minus 40 Celsius misst. WEH ist Marktführer bei Füllsystemen für Wasserstoff. Bild: WEH

18 Werkstoffkompetenz Alpen und Antarktis 18 Mit ihren PistenBullys zählt die Kässbohrer Geländefahrzeuge AG zu den Weltmarktführern. Die weitaus meisten dieser Hochleistungsfahrzeuge klettern Skihänge in den Alpen hinauf und schaffen es, unterstützt von einer Seilwinde, atemberaubend steile Hänge zu bezwingen. Tausende solcher Maschinen räumen weltweit mit ihren Schilden das»überangebot«an Schnee und fräsen Skiabfahrten in die verschneite Bergwelt. Selbst dort, wo keine Wintertouristen ihrem Hobby nachge- noch ihre Flexibilität verlieren dürfen. Aus diesem Grund hat Busak+Shamban FKM-Werkstoffe entwickelt, die bis - 40 C standhalten. Weitere zehn Grad tiefer auf der Skala des Thermometers gehen neue NBR-Werkstoffe von Trelleborg Skega. Diese NBR-Dichtungen enthalten»nordische Kompetenz«: Skega produziert in Ersmark, hoch im Norden von Schweden, in der Nähe des Polarkreises. Zurück zu den Dichtungen in den PistenBullys: Dichtungen müssen am Polarkreis riesige Temperatursprünge aushalten: Das Hydrauliköl erwärmt PistenBullys verfügen über zahlreiche»hydraulische Muskeln«hen, spuren PistenBullys mit einer einzigen Überfahrt bis zu 4,60 Meter breite Straßen in den Schnee: am südlichen Polarkreis. Auf diesem»eiskalten«markt hat Kässbohrer einen Marktanteil von 95 Prozent. Temperaturen bis minus 50 C halten von Trelleborg Skega entwickelte NBR-Dichtungen aus. Bild: Kässbohrer Geländefahrzeug AG PistenBullys brauchen jede Menge Kraft. Diese zu erbringen ist eine Domäne der Hydraulik: sie verstellt die Fahrwerkshöhe, hebt und schwenkt das Räumschild sowie die Fräseinrichtung, richtet die Seilwinde und deren Auslegerarm aus und spannt die Kette. Dabei werden die Hydrauliksysteme, nicht zuletzt deren Arbeitszylinder, extrem beansprucht. In der Nacht sind die Maschinen teilweise bis zu -50 C ausgesetzt. Dafür mussten eigens Stahlsorten entwickelt werden, die mit einem Temperaturgefälle von -50 C bis +50 C fertig werden. Angesichts der großen Kräfte, welche die bis zu 315 kw (430 ECE-PS) starken Maschinen beim Räumen brauchen, würden die»arbeitspferde der Alpen«sonst zerbrechen wie ein gefrorenes Handtuch. Die Entwicklung von Hochleistungswerkstoffen gewinnt an Bedeutung Wenn schon der Stahl bis an seine Grenzen belastet wird, wie mag es dann erst den Hydraulikdichtungen ergehen? Stellvertretend für alle Anwendungen, in denen Dichtungen sehr tiefen Temperaturen ausgesetzt sind, haben wir das Thema an den PistenBullys festgemacht. Grundsätzlich gilt, dass Dichtungen unter»antarktischen Bedingungen«weder ihr Dichtvermögen Auch an Wasserstofftanksystemen spielt die Kältebeständigkeit eine große Rolle: minus 40 C sind hier gefordert und obendrein eine hohe Gleitfähigkeit sowie Robustheit, damit NBR-Dichtungen beim häufigen Einsetzen der Tankkupplung nicht beschädigt werden Bild: Kässbohrer Geländefahrzeug AG

19 sich bei der Arbeit auf bis zu 80 C. Und im Hinblick auf die sensiblen Ökosysteme in Antarktis und Alpen legt Kässbohrer größten Wert auf Leckagefreiheit. Werkstoffkompetenz bedeutet für Busak+Shamban mehr, als nur einen Tieftemperaturwerkstoffe von Busak+Shamban bewähren sich nicht nur in der Antarktis Werkstoff für die extreme Temperaturen anbieten zu können. Vielmehr geht es darum, die Kundenforderungen zu erfüllen, und auch eigens für eine spe- zielle Anwendung einen neuen Dichtungswerkstoff zu entwickeln. Dabei müssen über das Temperaturspektrum hinaus weitere Anforderungen erfüllt werden: die Medienbeständigkeit auch gegenüber hoch additivierten Druckmedien und die Extrusionsfestigkeit. Bei einem Betankungssystem für flüssigen Wasserstoff kam es über die an der»zapfpistole«auftretenden - 40 C auch auf die hohe Gleitfähigkeit der Dichtungen an sowie auf deren mechanische Unempfindlichkeit. Damit die Dichtheit der Füllkupplung auch noch nach tausenden Andockvorgängen gegeben ist. Diese Aufgabe hat Busak+Shamban mit einem FKM-Werkstoff gelöst, der als Tieftemperatur-Elastomer bis zu - 40 C flexibel bleibt. Wie immer die Dich- tungsaufgabe auch aussieht, die ein Unternehmen zu lösen hat, den Dichtungs- und Werkstoffspezialisten von Busak+Shamban stehen mehr Möglichkeiten zur Verfügung, als in einer Werkstoffliste zu suchen, welcher Standardwerkstoff den Anforderungen in etwa gerecht wird. Werden höchste FKM oder NBR auf die Anforderung kommt es an. Anforderungen gestellt, entwickeln sie in den eigenen Entwicklungslabors einen neuen Werkstoff, der die Spitze des technisch Machbaren darstellt. Das ist insbesondere bei Hightech-Anwendungen wichtig, zumal von der Qualität der eingesetzten Dichtungen auch der Markterfolg von Maschinen, Apparaten, Fahrzeugen und Flugzeugen abhängt oder sogar der Erfolg von Raumfahrtmissionen. 19 Eberhard Baisch Manager Polymer Laboratory Stuttgart Mit neuen NBR-Werkstoffen für Tiefkälte- Einsätze bis -50 C ist Trelleborg Skega ein wichtiger Entwicklungsschritt gelungen. Dies zeigen die PistenBullys exemplarisch. Bild: Busak+Shamban

20 Werkstoffkompetenz Ganzheitliche Lösungen für Pharma und Food 20 Die Branchen Pharma und Food stellen höchste Anforderungen an die Werkstoffe aus denen Dichtungen, Formteile und Membranen hergestellt werden. Isolast -Werkstoffe überzeugen im Heißdampftest ebenso wie gegenüber CIP- und SIP-Medien Dies gilt sowohl für Materialien, die mit den Produkten in Berührung kommen, als auch für solche, die aggressiven Prozessmedien widerstehen müssen: Reinstwasser, CIP- Medien oder SIP-Prozessen. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, hat Busak+Shamban Pionierarbeit geleistet und zahlreiche Werkstoffe unter Gesichtspunkten der Beständigkeit gegenüber»problem- Medien«sowie deren toxikologischen Eignung untersucht. Bildet man die Schnittmenge der Testreihen, treten die Perfluorelastomere Isolast J9515 und J9516 an die Spitze der Probanden. Beide Werkstoffe überzeugen sowohl im Heißdampf-Test als auch gegenüber CIP- und SIP-Medien. Um bei letzteren zu praxisgerechten Erkenntnissen zu gelangen, führte Busak+Shamban die Tests an zahlreichen marktgängigen Reinigungslösungen durch. Compounds in Hightech-Formulierungen können bis zu 20 Bestandteile enthalten. Zusammen mit dem Basispolymer tragen diese Basis-Chemikalien ganz erheblich zum Preis der einzelnen Werkstoffformulierungen bei, weshalb Perfluorelastomere preislich weit über Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk-Sor- ten liegen. Deshalb ist es sinnvoll, im Einzelfall zu prüfen, welchen Beanspruchungen Dichtungen, Formteile oder Membrane ausgesetzt sind. Isolast -Gummi-Metall-Verbindungen jetzt serienmäßig verfügbar Kann dieses Anforderungsprofil mit einem der beiden Hochleistungs-EPDM- Werkstoffe E7502 oder E7518 erfüllt werden, lässt sich auch mit diesen preisgünstigen Werkstoffen die Einhaltung der meisten Standards sicherstellen. Die Prüfung sollte jeweils zusammen mit den Werkstoffspezialisten von Busak+Shamban vorgenommen werden. Durchgeführt wurden die Versuchsreihen von neutralen wissenschaftlichen Einrichtungen, aber auch von privaten und firmeneigenen Forschungslabors. Speziell im Hinblick auf die Langzeitbeständigkeit von Dichtungen, die vollentsalztem Wasser (VE) ausgesetzt sind, steht ein Praxistest vor dem Abschluss. Dieser wird zusammen mit einem Kooperationspartner aus der Pharmaindustrie durchgeführt. Die untersuchten Werkstoffe entsprechen einer Vielzahl international relevanter Regelwerke. Dazu zählen in Summe die Zulassungen gemäß FDA, dem»3a-sanitary«-standard sowie USP Class VI. Isolast J9515 ist einer der Werkstoffe, die beim großen Werkstofftest, den Busak+Shamban an aggressiven CIP-Medien durchführte, hervorragende Testergebnisse erzielten. Bild: Busak+Shamban Durch eine bestimmte Technik von Busak+Shamban können die chemisch universell beständigen Isolast Perfluorelastomere an verschiedene Metallsubstrate chemisch gebunden werden. Bild: Busak+Shamban Die Werkstoffe von Busak+Shamban haben zahlreiche internationale Zulassungen Ein Teil der Tests war speziellen Ethylen- Propylen-Dien-Kautschuken (EPDM) sowie Fluorkautschuksorten (FKM), Isolast -FDA-Werkstoffen aus der Familie der Perfluorelastomere und hydrierten Acrylnitrilkautschuk-Werkstoffen (HN- BR) gewidmet. Silikonkautschuk blieb außen vor, da bereits Vorversuche zeigten, dass VMQ in alkalischen Medien und unter Bedingungen der Heißdampfsterilisation nicht ausreichend beständig ist. Bildet man die Schnittmenge der Testreihen, treten die Perfluorelastomere Isolast J9515 und J9516 an die Spitze. Bild: Busak+Shamban

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