Gehäusekunststoffe Substitution von Aluminiumguss dank Polyurethantechnik

Redakteur: Josef-Martin Kraus

Polyurethan hat als Gehäusewerkstoff nicht nur werkstoffliche Vorteile, in vielen Fällen zahlt sich auch die kostengünstigere Fertigung aus. Aus diesen Gründen substituiert der duroplastische Kunststoff Aluminiumguss bei Gehäusen für kleinere Abwasserhebeanlagen.

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Bild 1: Zusätzlich zur Gewichtseinsparung punktet das Polyurethangehäuse im Vergleich zu einer gegossenen Aluminiumkonstruktion aufgrund des kostengünstigeren Werkzeugbaus und der vereinfachten Montage. (Bild: Thieme)
Bild 1: Zusätzlich zur Gewichtseinsparung punktet das Polyurethangehäuse im Vergleich zu einer gegossenen Aluminiumkonstruktion aufgrund des kostengünstigeren Werkzeugbaus und der vereinfachten Montage. (Bild: Thieme)

Halbiertes Gewicht, leiserer Betrieb und kostengünstigere Formteilherstellung – von diesen Vorteilen der Polyurethantechnik profitiert die jüngste Serie von Abwasserhebeanlagen des Herstellers Strate, Sarstedt. Sie wird erstmals nicht aus Aluminiumguss, sondern aus Polyurethan (PUR) hergestellt. Dazu wurde beim Polyurethanspezialisten Thieme in Teningen eine funktionsgerechte Gehäusekonstruktion aus zwölf Formteilen so umgesetzt, dass die Vorteile des Kunststoffs zum Tragen kommen.

Polyurethan halbiert Gehäusegewicht

Die konkrete Aufgabe von Thieme lag in der Entwicklung und Herstellung einer Konstruktion für eine kleine Hebeanlage im Abwasserbereich für Ein- bis Zweifamilienhäuser (Bild 1). Basis dafür war das Design der etablierten automatischen Anlagen der Baureihe Awalift.

Von diesem Design sollte sich das Gehäuse in Gewicht und Herstellungskosten deutlich unterscheiden. Üblicherweise werden die Gehäuseteile aus einer Aluminiumlegierung gegossen. Ein wesentliches Ziel der Polyurethankonstruktion war daher die Halbierung des Gehäusegewichts.

Geringere Kosten für Werkzeugbau und Montage durch Polyurethan

Der Ansatz zur Reduzierung der Herstellungskosten lag dagegen im Werkzeugbau. In der Polyurethantechnik sind die Werkzeugkosten deutlich niedriger als beim Aluminiumgießen. Dazu kommen die Einsparungen bei den Montagekosten.

Das Polyurethangießen und -schäumen bietet die Möglichkeit, Verbindungselemente bei der Formgebung in die Teile zu integrieren. So wurden teils Gewindebuchsen für die Verschraubung von Formteilen eingegossen, teils Kernbohrungen für die dauerhafte Verbindung mithilfe selbstschneidender Schrauben und Dichtkleber eingeformt. Dadurch entfallen die Kosten für die bei Gussteilen erforderliche mechanische Nachbearbeitung wie Bohren, Drehen und Gewindeschneiden.

Polyurethengießen und -schäumen sehr unterschiedliche Wanddicken

Außerdem wurde Werkstoff eingespart, weil sich beim Polyurethangießen und -schäumen große Unterschiede in den Wanddicken (5 bis 40 mm) erreichen lassen. Die Strategie bei der Gehäusekonstruktion lag folglich darin, die Gehäuseteile möglichst dünnwandig auszuführen. Beanspruchungsbedingt wurden sie an bestimmten Stellen mit Versteifungsrippen verstärkt.

Wo immer es möglich war, hat man diese Strategie umgesetzt. So entstand eine Gehäusekonstruktion mit niedrigem Gewicht trotz hoher erforderlicher Festigkeit. Dabei wurden auch die guten Schalldämpfungseigenschaften von Polyurethan ausgenutzt (Bild 2).

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