Innvovative Bauteile aus Hightech-Kunststoff. Von 20 mm Durchmesser. bis 6 Meter Länge. Handtmann Elteka Whitepaper

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1 Handtmann Elteka Whitepaper Innvovative Bauteile aus Hightech-Kunststoff Von 20 mm Durchmesser bis 6 Meter Länge Bauteile aus Kunststoff können in fast allen Bereichen des Maschinenund Anlagenbaus zum Einsatz kommen, in denen bisher mit Metallteilen gearbeitet wurde. Durch seine Beschaffenheit bzw. Herstellungsart eröffnet Kunststoff in der Konstruktion zahlreiche zusätzliche Möglichkeiten wie beispielsweise bei der Verbindung und Befestigung von Bauteilen. Die Hightech-Kunststoffe Lauramid und Eltimid, die von Handtmann Elteka entwickelt wurden, sind vielseitig einsetzbare Spezialwerkstoffe, aus denen Bauteile von kleinen bis großen Dimensionen produziert werden können.

2 2 Vielseitig anwendbar, vielformig gestaltbar: Highteck-Kunststoffe Eltimid und Lauramid Abb. 1: Auch FEM-Berechnungen werden zur optimalen Auslegung von Lauramid -Bauteilen durchgeführt Abb. 2: Pumpenbauteil aus Lauramid mit aufwändiger, innenliegender Freiformfläche, direkt gegossen Seit über 40 Jahren konzentrieren sich Kunststoffspezialisten bei Handtmann Elteka auf einen Schwerpunkt: innovative Maschinenbauteile aus hochleistungsfähigen Ingenieurkunststoffen zu entwickeln. Diese Kunststoffe mit den Markennamen Lauramid und Eltimid wurden in den Forschungslabors des Unternehmens selbst entwickelt. Lauramid ist ein PA12 Polyamid, das drucklos in eine Form gegossen wird und dort polymerisiert. Dieses speziell für das Material entwickelte Herstellungsverfahren hat den Vorteil, dass das fertige Werkstück spannungsarm ist und insofern extrem maßhaltig. Mit Eltimid hat Handtmann Elteka einen Kunststoff kreiert, der zu den temperaturtolerantesten des Marktes gehört. Dieses innovative Polyimid toleriert Einsatztemperaturen von 260 C (mit Temperaturspitzen bis 400 C). Als einer der wenigen Kunststoffe wird Eltimid in eigens dafür konzipierten Maschinen kontrolliert gepresst und gesintert. Die beschriebenen Herstellungsverfahren ermöglichen Bauteile unterschiedlichster Größe für unterschiedlichste Anwendungen. Während Eltimid für kleinformatige Bauteile, die in hohen Losgrößen benötigt werden, prädestiniert ist, werden aus Lauramid auch großvolumige Bauteile bis 6 Meter Länge bzw. 750 kg Gewicht gefertigt. So hergestellt werden sowohl Halbzeuge (beispielsweise Zylinder, Ronden oder Platten) als auch Fertigteile. Kostensparend: Kunststoffgerechte Bauteilauslegung Für Berechnung und Idealauslegung der Kunststoff-Bauteile haben die Handtmann Elteka Ingenieure eigene Berechnungsprogramme entwickelt, wie beispielsweise das in Abbildung 1 dargestellte Programm für die optimale Auslegung von Laufrollen. Errechnet wird die ideale Bauteilgeometrie für den jeweiligen Einsatzweck und unter Berücksichtigung des gieß- bzw. presstechnisch Machbaren und Sinnvollen zunächst am Computer. Neben den funktionalen Anforderungen werden bei der Bauteilauslegung aber auch mögliche Kosteneinsparungspotenziale berücksichtigt. Durch eine optimale Bauteilgestaltung kann sowohl Material (und damit Gewicht) als auch Nachbearbeitungsaufwand gespart werden. Jedes Bauteilelement, das man in einem Herstellungsschritt direkt endabmessungsnah produziert wird, spart ca. 25% Herstellungskosten haben die Kunststoffexperten aus Biberach errechnet. Lauramid Formguss von Bauteilen eignet sich unter anderem auch für Bauteile, die aufgrund ihrer Größe im Spritzguss nur sehr aufwändig herstellbar sind. Aus ökonomischer Sicht wiederum eignet sich Formguss insbesondere für komplexe Konturen, die zerspanungstechnisch nur aufwändig und damit teuer herzustellen sind. Wie zum Beispiel jegliche Art von Hohlkörpern, modellierte

3 3 Freiformflächen (Abb. 2), Medienzuführer oder Rotorflügel. Während bei der spanenden Bearbeitung das Endstück für gewöhnlich aus einem Materialblock gefräst wird, werden Materialaussparungen beim Gießen bereits in der Herstellung eingeplant. So können in einem Produktionsschritt auch stark unterschiedliche Wanddicken dargestellt werden. Vorteilhaft beim Kunststoffguss ist insofern die optimale Rohstoffausnutzung oder sogar deutliche Materialeinsparung. Direkt in Lauramid eingegossen werden z.b. Stahlarmierungen bzw. in Eltimid eingepresst elektronische Kleinbauteile, die bei einem anderen Herstellungsverfahren im Nachhinein angebracht werden müssen. Ein unlösbarer Direkteinguss erspart auch aufwändige bzw. problematische Befestigungshilfen wie Schrauben, Klebstoffe oder Schweißverbindungen. Häufig entstehen so in Zusammenarbeit von Anwender und Ingenieuren der Handtmann Elteka völlig neue Lösungen für bisher aus anderen Werkstoffen gefertigte Bauteile. Im folgenden werden einige Bauteil- Lösungen mit den Hightech-Kunststoffen Lauramid und Eltimid vorgestellt. Vielseitig anwendbar, vielformig gestaltbar: Hightech-Kunststoffe Eltimid und Lauramid Lauramid Rollen für Autotüren In den meisten aktuellen Modellen der großen Autobauer sind mechanisch bearbeitete Lauramid Rollen mit eingeschnapptem Kugellager bei Schiebetüren verbaut. - Dimensionsstabil im Lagersitz - Extrem geringe Abplattung unter statischer Belastung und vibrationsdämpfend - Einsatztemperaturbereich von -40 C bis +80 C - Geringer Rollwiderstand - Wirtschaftliche Gesamtlösung über die Laufzeit des Fahrzeugs - Wettbewerbsvorteile sowie zufriedene Endkunden - D = mm - B = mm

4 5 4 Wartungsfreie Eltimid Anlaufscheiben für Getriebe - Geringes Gewicht - Verschleißfestigkeit - Extreme Temperaturbeständigkeit bei Einsatztemperaturbereich bis +250 C - Wirtschaftliche Herstellung durch Einarbeitung von Nuten - Wartungsfreiheit - Ø 40 mm Eltimid Düsenadapter in Laserschneidanlage - Verschleißfestigkeit - Lange Standzeiten - Extreme Temperaturbeständigkeit bei Temperaturspitzen bis +400 C - Reduzierung von Maschinenausfallzeiten durch lange Standzeiten - Wirtschaftliche Herstellung - Temperaturtoleranz - Ø 15 mm - H 25 mm Lauramid Spindelkurve in einer Verschließmaschine für Schraubdeckel - Extreme Verschleißbeständigkeit - Dimensionsstabilität - Hohe Belastbarkeit und Trockenlauf - Abbau von Spannungsspitzen im Bereich der Umkehrpunkte durch das elast. Materialverhalten - Lange Standzeit - Reduzierung der Geräuschemission - Schmierfreier Betrieb möglich - Abmessungen: 810 x 230 x 130 mm - Gewicht: 18 kg

5 5 Lauramid Siebzylinder für die Papierindustrie - Hohe Steifigkeit durch integrierten Stahlkörper - Ballenträger unlösbar mit Walzenbezug verbunden - Hohe Abriebfestigkeit und Chemikalienbeständigkeit - Hohe Liniendrücke bis 200 kn/qm - Wirtschaftliche Gesamtlösung durch eingegossene Entwässerungskanäle - Gute Zerspanbarkeit und leichter im Vergleich zu Edelstahl - Widerverwendung des Ballenträgers möglich - Abmessungen bis Ø 700 x mm in Ausgewählte Materialeigenschaften Lauramid und Eltimid Materialcharakteristika Lauramid Eltimid Herstellung Guss (Fertigteile, Halbzeuge) Pressen (Fertigteile, Halbzeuge) Dichte 1,025 g/ml 1,28 g/ml Thermische Belastbarkeit -60 C bis +120 C -273 C bis +260 C (Temperaturspitzen bis 400 C) Chemikalienbeständigkeit ja ja Charakteristika - Hohe Tragfähigkeit bei niedrigem Eigengewicht - Hohe Abriebfestigkeit und Lebensdauer - Keine Spannungsrissanfälligkeit - Geringer Rollwiderstand, ausgezeichnetes Gleitverhalten - Hohe thermische Belastbarkeit (-60 C bis +120 C) - Gute Chemikalien- und UV-Beständigkeit - Zähigkeitsmodifizierte und lebensmittelgeeignete Typen - Verringerte Baugrößen und damit Kostenreduzierung möglich - Exzellente mechanische und tribologische Eigenschaften - Überragende Dimensionsstabilität - Hohe Festigkeit bei guter Zähigkeit - Geeignet als elektrischer Isolator - Sehr gute Klimawechselfestigkeit - Exzellente Chemikalienbeständigkeit

6 Die Albert Handtmann Elteka GmbH & Co. KG ist Tochter der deutschen Handtmann Holding. Das Traditionsunter-nehmen wurde vor über 125 Jahren gegründet und ist im Anlagen- und Maschinenbau weltweit tätig. Handtmann Elteka entwickelt technische Kunststoffe. Die Werkstoffe Lauramid, Lauramid Hybrid und Eltimid sowie die icross Wälzlager kommen im Maschinenbau als Bauteile oder Komplettsysteme in einer Vielzahl von Branchen zum Einsatz. Hightech-Kunststoffe von Handtmann Elteka: Lauramid : Verschleißfester, temperaturresistenter und sehr leichter Konstruktionswerkstoff (PA 12C). Einguss von Stahlnaben möglich, lebensmittelechte Varianten. Lauramid Hybrid : Von Lauramid umgossener Metallschaum, der besonders stabile, dennoch extrem leichte Bauteile ermöglicht. Eltimid : Extrem temperaturresistenter, schmiermittelfrei einsetzbarer Konstruktionswerkstoff (Polyimid), der zu kleinen Bauteilen und/oder Halbzeugen gepresst wird. Verschiedene Werkstoffvarianten erhältlich. icross Wälzlager: Schmiermittelfreie Wälzlager mit Elementen aus Lauramid und/oder Eltimid. Albert Handtmann Elteka GmbH & Co. KG Arthur-Handtmann-Str Biberach/Riss Deutschland Tel Fax info.elteka@handtmann.de