Antriebselemente Lebenszyklusanalysen bieten Ansätze zur Weiterentwicklung von Zahnriemen

Mit Lebenszyklusanalysen können Potenziale zur Verbesserung von Zahnriemen aufgedeckt werden. Sie bieten somit Ansätze zur Steigerung der Leistungsfähigkeit, Lebensdauer und Wirtschaftlichkeit. Wesentliche Eigenschaftsparameter werden über die Geometrie, den Werkstoff und die Verfahrenstechnik gesteuert. Leistung und Drehzahl sind dabei nicht mehr die alleinigen Auslegungskriterien.

Anbieter zum Thema

OSWALD Elektromotoren GmbH

Hermann Kemper GmbH & Co. KG - Hersteller für CNC Drehteile

Franke GmbH

ContiTech Antriebssysteme GmbH

Antriebsriemen sind heute Hightech-Produkte. Entsprechend groß ist die Zahl der Stellschrauben, mit denen die Riemenhersteller einen Antriebsriemen speziell auf die jeweilige Anforderung hin entwickeln und auslegen können. Temperaturbeständigkeit, Dauerverschleißfestigkeit und Laufruhe, aber auch Design, Finish und Laufleistung unter wechselnden Bedingungen sind nur einige der Spezialanforderungen, auf die man seit kurzem mit Hilfe von Lebenszyklusanalysen eine Antwort sucht.

Um den hohen Anforderungen zu genügen, legt man den Schwerpunkt in der Weiterentwicklung auf:

• die Geometrie – zum Beispiel auf Profil, Zahneinlaufoptimierung oder Relativbewegungsanalysen;
• das Material – zum Beispiel als hochreine Zugträger, hochwertige Elastomere oder optimierte Mischungsmodifikationen;
• die Verfahrenstechnik – Gewebepräparation, Mischungsvorgänge und die Optimierung der Vulkanisationstechnik führen zu einer erhöhten Haftung der Komponenten; die so genannte optimierte Fließphase sorgt für eine bessere Vernetzung.

Ein sekundärer Entwicklungsschwerpunkt ist die optimale Auslegung des Riementriebs, um sowohl über- als auch unterdimensionierte Antriebe zu vermeiden. In der Summe sorgen diese vier Entwicklungsrichtungen für einen perfekt dimensionierten Riemenantrieb, der effektiver und letztlich wirtschaftlicher ist. Es lohnt sich, bei der Auswahl des Zahnriemens genau hinzusehen.

Richtige Rezeptur für Zahnriemen-Werkstoff gesucht

Wie ein Sterne-Koch in der Küche müssen auch die Riemenhersteller zunächst aus Tausenden Zutaten die richtige Rezeptur finden, um einen maßgeschneiderten Werkstoff zu entwickeln (Bild): Geht es um Anwendungen bei Temperaturen bis 100 °C, kann ein Werkstoff auf Nitrilkautschuk-Basis (NBR) die richtige Wahl sein.

Wird es heißer, sollte man auf eine Kautschukmischung auf Basis eines hydrierten Acrylnitrinbutadien-Kautschuks (HNBR) setzen. Dieser ist bis etwa 150 °C beständig und hat besondere mechanische Eigenschaften. Jedoch lassen sich diese Grundelastomere noch verfeinern. So wurde ein Spezialelastomer mit anteiligem Duromer entwickelt – mit einem Hartplastik-Anteil.

Diese neue Mischung – bei Contitech Power Transmission Group N-Duro genannt – erhöht die Restreißfestigkeit und damit die Gesamtlaufzeit in langsam laufenden Antrieben mit hohen Drehmomenten. Spezialpräparationen und innovative Werkstoffkomponenten, wie PTFE (Teflon) und Carbon, ergänzen die Vielfalt in der Experimentierküche der Entwickler. Weitere Verbesserungspotenziale hinsichtlich der Leistungsübertragung und Verschleißfestigkeit lassen sich zudem durch Einsatz spezieller neuer Zugträger, zum Beispiel Carbonfasern oder hochreiner Glascordes, erschließen.

Verfahrenstechnik hat Einfluss auf Riemeneigenschaften

Die beste Kautschukmischung ist wertlos, wenn Zugträger und Elastomer nicht perfekt haften. Daher ist die Verfahrenstechnik entscheidend. Gibt es zum Beispiel Abweichungen beim Vulkanisationsdruck, verändert sich sogar die Gesamteigenschaft des Produkts. Die Herausforderung dabei: Je leistungsstärker das Elastomer, desto schwieriger ist dessen Verarbeitung. So lassen sich sehr harte Elastomere sehr schwer vulkanisieren.

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