DER KONSTRUKTEUR 7-8/2016

WERKSTOFFTECHNIK
Kunststoff mit signifikanten Reserven
Hochleistungs-Ingenieurwerkstoff schafft Raum für Innovationen
Michael Fehlings
Der Weg zu geringerem Energieverbrauch
und höherer Produktivität
führt über leichtere, kompaktere,
reibungsarme Bauteile. Aber
Effizienzsteigerungen bedingen
meist auch höhere Betriebstemperaturen,
Drücke, Geschwindigkeiten
und Belastungen. Auf
Polyimiden basierende Fertigteile
und Halbzeuge bieten hier ein
beachtliches Innovationspotenzial.
Gegenüber herkömmlichen Ingenieurwerkstoffen
kombinieren auf Polyimiden
basierenden Halbzeuge und Fertigteile der
Vespel S Familie von Du Pont nutzbringende
Eigenschaften, wie sehr hohe Temperaturbeständigkeit,
gutes Reibungs- und Verschleißverhalten
bei hohen Drücken und Geschwindigkeiten
(geschmiert und ungeschmiert),
hohe Kriechbeständigkeit, Festigkeit und
Schlagzähigkeit sowie viele weitere Vorteile.
Die Dichten der Vespel S Typen liegt zwischen
1,43 und 1,77 g/cm³. Im Vergleich zu
Metall und Keramik bieten direkt geformte
oder aus Halbzeugen spanend hergestellte
Teile daher enorme Möglichkeiten zur Gewichtseinsparung.
Weil sie deutlich reibungsärmer
als Metallteile sind, ermög lichen sie
einen ungeschmierten Betrieb unter erschwerten
Bedingungen. Zudem sind sie gute
elektrische und thermische Isolatoren. Sie
bieten eine höhere Dichtleistung bei geringen
Drücken und lassen sich besser bearbeiten
als spröde Keramikwerkstoffe. Bei gleicher
Belastung können daher Bauteile oft
leichter und kleiner ausgeführt werden als
vergleichbare Bauteile aus Metall und Keramik.
Anders als herkömmliche Hochleistungs-
Thermoplaste wie PEEK und PAI, die oberhalb
der Glasübergangstemperatur erweichen
oder ihre Eigenschaften verlieren,
haben die Typen der Vespel S Produktfamilie
keinen Schmelzpunkt.
Dr. Michael Fehlings, DuPont Performance
Materials - Kalrez & Vespel, Neu-Isenburg
Es ist die Kombination dieser besonderen
Eigenschaften, auf Grund derer Vespel S
Teile in der Lage sind, anspruchsvolle
Anforderungen hinsichtlich Dichtwirkung,
Reibung und Verschleiß zu erfüllen und
dabei extremen Einsatzbedingungen zu
widerstehen, ihre physikalischen und
mechanischen Eigenschaften langzeitig
auch unter hohen Belastungen und
Temperaturen zu behalten und einen
störungsarmen Betrieb sowie verlängerte
Serviceintervalle zu unterstützen.
Für hohe und höchste
Beanspruchungen
Die Familie der Vespel S Typen umfasst
SP-Typen für hohe und SCP-Typen für
höchste Beanspruchungen.
Die SP-Typen bieten eine kosteneffiziente
Kombination aus guten mechanischen,
tribologischen und elektrischen
Eigenschaften für geschmierte
und ungeschmierte Dichtungsanwendungen
sowie
hervorragendes Verschleißverhalten
unter Vakuum und in
trockenen Umgebungen. Auf
Grund ihrer relativ geringen Härte
bieten sie sehr gute Verschleißeigenschaften
gegen weiche Materialien
wie Aluminium, und sie empfehlen sich in
semidynamischen Anwendungen wie
Kugelventile bei hohen und sehr tiefen
Temperaturen. Der E-Modul der SP-
Materialien bleibt dabei im ge samten
Temperaturbereich von –196 °C bis +350 °C
nahezu konstant (kein Erweichen oder
Verspröden).
Die SCP-Typen ermöglichen darüber hinaus
deutlich höhere Dauereinsatztemperaturen
(bis 370 °C, kurzzeitig bis 480 °C) und
pv-Grenzwerte, auch ungeschmiert. Ihre
Druckfestigkeit ist mit der von Kohlenstoffstahl
vergleichbar, und sie bieten eine gute
Oxidationsbeständigkeit bei sehr hohen
Temperaturen.
Bei der Herstellung kleiner Stückzahlen
und/oder komplexer Geometrien kann es
vorteilhaft sein, Bauteile aus Halbzeugen
spanend zu fertigen. Für Großserien und
01 Die in Maschinen zur Herstellung von
Glasbehältern verwendeten Vespel SCP-5050
Teile kommen anstelle herkömmlicher
Graphit-Bauteile als thermisch isolierende
Komponenten von Ausschiebern zum Einsatz
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