Antriebstechnik PEEK ersetzt Metall in Zahnrädern

Erntegeräte in der Landwirtschaft sind starken Belastungen ausgesetzt. Durch Dauereinsatz und hohe Betriebstemperaturen nutzen sich die Antriebskomponenten aus Metall schnell ab. Zahnräder aus einem faserverstärkten Hochleistungskunststoff tragen dazu bei, Gewicht, Stromverbrauch und Geräuschpegel bei Antrieben von Maschinen und Geräten zu senken.

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Im Vergleich zu den konventionelle Zahnrädern des Erntegeräts aus Metall ist Victrex PEEK TM etwa zehnmal leichter. Der Hochleistungskunststoff ist laut Hersteller extrem widerstandsfähig gegen Verschleiß, Abrieb sowie hohe Temperaturen.

FVK-Zahnräder halten hohen Belastungen stand

Jüngstes Beispiel ist ein Zahnradantrieb für ein landwirtschaftliches Gerät zur Olivenernte. Das italienische Unternehmen Saroplast, Spezialist für Produktdesign und Spritzgießen, hat die neuen Zahnräder für die Erntemaschinen entwickelt und dabei auf die Substitution von Metall durch Kunststoff gesetzt.

Beim ursprünglichen Gerät mit Metallkomponenten traten vermehrt Probleme in der Ergonomie und dem Praxiseinsatz auf. Das Gerät führte durch sein Gewicht bei den Erntehelfern schnell zur Ermüdung. Im stundenlangen Gebrauch beeinflusst das Gewicht die mechanische Funktionalität des Geräts. Ziel der Entwickler von Saroplast war es daher, einen leistungsfähigen Kunststoff zu finden, um Metallbauteile zu ersetzen.

Im Fokus stand dabei das Zahnrad, welches das Arbeitsgerät über eine Kurbelstange antreibt. „Bei ersten Tests mit einem PPS-basierten Werkstoff endeten unsere Versuche nach nur drei Minuten. Der Grund hierfür war der extrem hohe Verschleiß. Der Abrieb betrifft sowohl die Zahnräder als auch das Zahnradgetriebe“, erklärt Roberto Frare, technischer Leiter von Saroplast.

Herstellung der FVK-Zahnräder innerhalb enger Toleranzen möglich

Nach der Analyse der Materialanforderungen rückte Victrex PEEK ins Visier der Entwickler. In zahlreichen Tests habe sich ein spezieller Peek-Typ mit einem Kohlenstofffaseranteil empfohlen. Der Hochleistungskunststoff werde allen Anforderungen gerecht und ermögliche die Herstellung der Zahnräder innerhalb enger Bauteiltoleranzen.

„Die Zusammenarbeit mit der Entwicklungsabteilung von Saroplast führte dazu, dass der Metallring modifiziert und ein Walzenlager ergänzt wurde, das die Bewegungen der Stange kontrolliert. Der Erfolgsfaktor in der Verbesserung des Erntegerätes liegt in der Materialauswahl von Victrex Peek. Zunächst haben wir die Getriebekomponenten mit PEEK überzogen und als Weiterentwicklung das Bauteil komplett aus dem Hochleistungspolymer gefertigt”, sagt Reinhard Veljovic, Market Development Manager Italien bei Victrex Polymer Solutions.

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