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Igus Gleitlager Wirtschaftliche Kunststoff-Gleitlager zeigen seit Jahrzehnten, was sie können

| Autor/ Redakteur: Dipl.-Ing. Ullrich Höltkemeier / Karl-Ullrich Höltkemeier

Polymer-Gleitlager zeigen seit Jahrzehnten was sie können. Wir zeigen, was die Gleitlager von Igus können, und wo sie eingesetzt werden.

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Eine Übersichtsbild der Gleitlager von Igus.
Eine Übersichtsbild der Gleitlager von Igus.
(Bild: igus)

Kunststoffe stoßen fast täglich an die Grenzen des Machbaren. Für den Igus-Geschäftsführer Frank Blase und seine Entwickler ist genau das der Anreiz, nach leichten und leistungsfähigen Kunststoffmischungen für ihre Produkte zu suchen. In vielen rauen Arbeitsumgebungen laufen bereits Gleitlager und Energieführungsketten der Kölner.

Wer das Igus-Werk in Köln Porz betritt, spürt direkt, dass man sich hier auf das Wesentliche konzentriert. Der Empfang besteht aus den Profilen und Modulen, wie sie auch bei den Montagearbeitsplätzen im Werk zum Einsatz kommen. Trennwände aus Glas geben einen direkten Einblick in die Produktion. Alles ist sauber und erscheint sehr aufgeräumt. Geschäftsführer Frank Blase verzichtet in seinem Werk gerne auf die Anzugjacke, die er durch eine funktionale Weste ersetzt

"Inzwischen haben sich die Kunststoffe deutlich weiter entwickelt, sie sind genauer und leistungsfähiger", sagt Prokurist und Gleitlagerspezialist Gerhard Baus. Gleichzeitig wuchs das Wissen über die Kunststoffe und die Eigenschaften in verschiedenen Anwendungen kontinuierlich an.

Igus bietet breite Auswahl an schmierfreiend Gleitlagern

Kunststoffe sind allgegenwärtig. Nachdem sie ihr Plastik-Image losgeworden sind, haben sie ihren Siegeszug in fast alle Industriebereiche fortgesetzt. Es hat aber eine Zeit gedauert, bis die ersten Hersteller industriell gefertigt Kunststoff-Gleitlager angeboten haben. Igus war als Firma recht früh in den Anfängen mit dabei. Das Kölner Unternehmen hat‘s geschafft, am Weltmarkt das breiteste Programm an tribo-optimierten Kunststoff-Gleit-, Gelenk- und Lineargleitlagern anbieten zu können.

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Sind Plastik-Lager wirklich so gut, wie Igus es propagiert? Das fragte ich Gerhard Baus, Prokurist und der Spezialist für Polymer-Gleitlager bei Igus im Rahmen meines Besuches. Gerhard Baus: „Hier ein klares Ja! Und das können wir auch beweisen. Ohne Schmierung auszukommen, ist der Traum eines jeden Konstrukteurs. Igus betreibt dazu seit Jahren eigene Kunststoff-Forschung. Kunststoffe sind wunderbare Materialien, die sich unglaublich schön verarbeiten lassen.“

Das Unternehmen hat es geschafft, am Weltmarkt das breiteste Programm an tribo-optimierten Kunststoff-Gleit-, Gelenk- und Lineargleitlagern anbieten zu können. Worauf gründet der Erfolg der seit genau 25 Jahren quer durch fast alle Branchen begehrten Iglidur-Lager? „Es stimmt, Igus ist nicht der Erfinder des Kunststoff-Gleitlagers“, sagt Prokurist Gerhard Baus. „Aber wir sind zweifellos das Unternehmen, das den Trend hin zum modernen Polymergleitlager am stärksten vorangetrieben hat. Heute besitzt Igus das weltweit größte Programm an tribo-optimierten Kunststoff-Gleit-, Gelenk- und Linearlagern“.

Die Geschichte des Kunststoff-Gleitlagers

Das erste Mal, dass man sich überhaupt mit dem Kunststoff als Gleitlager beschäftigt hat, geht zeitlich einher mit der Entdeckung der Eigenschaften von Nylon („Plastic - The Making Of A Syntheitc Century von Stephen Fenichell“ (ISBN 0-88730-732-9). Hier ist zu lesen, dass bereits 1869 Daniel Spill den Kunststoff Xylonite als geeignet bezeichnet, daraus „Gears and Friction Wheels, and BEARINGS for MACHINERY“ herzustellen).

Der Name Nylon wurde von der E. I. duPont de Nemours für Fasern aus Polyamid 66 mit dem Ziel geprägt, ihn als Synonym für „Strümpfe“ zu etablieren. Er wurde jedoch aus firmenpolitischen Gründen nicht als Warenzeichen geschützt. Später wurde er vor allem im angelsächsischen Sprachraum als Gattungsname für lineare aliphatische Polyamide verwendet. Es wurde am 28. Februar 1935 von Dr. Wallace Hume Carothers bei E. I. du Pont de Nemours in Wilmington (Delaware, USA) patentiert. Es war damit die erste synthetische Faser, die vollständig aus anorganischen Stoffen (Kohlenstoff, Wasser, Luft) hergestellt wurde.

Gerhard Baus: „Es hat dann bis in die 50er-Jahre gedauert, bis endlich wieder Nylonstrümpfe hergestellt werden konnten. Das ist aber auch die Zeit, in der man angefangen hat, aus Nylon Materialien, Halbzeuge und Blöcke herzustellen, die man dann untersuchen konnte auf ihre Eigenschaften. Dabei merkte man schnell dass man hier einen Werkstoff gefunden hatte, der im Zweifelsfall auch ohne Schmierung in der Lage war, gegen eine Stahlwelle zu laufen, ohne dass es zum Fressen kam.“

Kunststoffe lassen sich unglaublich gut verarbeiten

Es hat dann eine Zeit gedauert, bis die ersten Hersteller industriell gefertigt Kunststoff-Gleitlager angeboten haben. Igus war als Firma recht früh in den Anfängen mit dabei. Worauf aber gründet sich der Erfolg quer durch fast alle Branchen begehrten Iglidur-Lager ?

Der Spezialist Baus erklärt: „Kunststoffe sind Materialien, die sich unglaublich gut verarbeiten lassen. Sie gestatten eine enorme Vielfalt in der Formgestaltung, die Eigenschaften sind phantastisch und die Belastbarkeit für die allermeisten Anwendungen stimmt. Wir haben damals, in den Anfängen versucht die Nachteile, die man jetzt kannte, zu vermeiden. Das geschah durch verschiedene Dinge: Einmal natürlich durch dünnere Wandstärken, die man sehr gut erreichen konnte durch das Spritzgießen.

Natürlich auch – und da ist Igus einer der Pioniere – durch Compounds, also durch das Vermischen von Werkstoffen, um bestimmte Eigenschaften wie zum Beispiel die Feuchtigkeitsaufnahme oder das Ausdehnen unter Feuchtigkeit und Wärme stärker einzudämmen, stärker in den Griff zu kriegen und vor allen Dingen dann mit der Zeit die Lager vorhersehbar und berechenbar zu machen.“

„Igus ist nicht der Erfinder des Kunststoff-Gleitlagers“, so Gerhard Baus, „das hat streng genommen mit der Entdeckung der Eigenschaften von Nylon zu tun. Aber wir sind sicherlich das Unternehmen, das den Trend hin zum modernen Polymergleitlager am stärksten angetrieben hat.“

Heute besitzt Igus das (eigenen Angaben zufolge) „weltweit größte Programm an tribo-optimierten Kunststoff-Gleit-, Gelenk- und Linearlagern“. Das Spektrum reicht von Allroundern über FDA-konforme Lager bis hin zu Hochtemperatur- und Unterwasserlagern.

Welches ist das richtige Lager und wie bekomme ich es?

Der Gleitlager-Experte erklärt: „Ich glaube, dass sich da ein gewaltiger Wandel vollzogen hat. In den 70er-, 80er-Jahren haben die Kunden das Kunststoffgleitlager für Anwendungen vorgesehen, die aus ihrer Sicht untergeordnete Bedeutung hatten. Da wollte man eben nicht Metall auf Metall laufen lassen. Beispielsweise weil es möglicherweise klappert, da wollte man eine komfortablere Lösung haben, die geräuschminimiert ist. Aber ich glaube nicht, dass man wirklich einen hohen technischen Anspruch an das Lager gesetzt hat.“

Baus weiter: „Der Gedanke, dass man die Lager nicht schmieren musste, ist sicherlich ein Beispiel für Kundenüberlegungen, in Richtung Polymer-Gleitlager, der schon in den technischen Bereich geht. Aber nicht zu vergleichen, mit dem, was ein Kunde heute an Ansprüchen an ein solches Lager stellt. Denn das ist heute erst einmal, dass es tatsächlich für diese Anwendung funktioniert. Darüber hinaus aber natürlich auch, dass der Kunde im Vorfeld Information bekommt, wie beispielsweise, die Lebensdauer seines Gleitlagers“.

Es geht heute um die Frage, welches ist das richtige Lager? Wie lange hält es? Was kostet es? Dazu versichert Baus: „Gestützt auf die per Datenbank dokumentierten empirischen Versuchsergebnisse lassen sich heute bei fast allen Anfragen zuverlässige Angaben zur Lebensdauer von Iglidur-Gleitlagern machen“.

Igus unterstützt Konstrukteure mit mehr als 35 E-Engineering-Tools, die, ohne vorherige Registrierung, rund um die Uhr zur Verfügung stehen. Dazu zählt u.a. der Iglidur-Produktfinder für Gleitlager. Damit Anwender auch von unterwegs den passenden Werkstoff auswählen können, steht ab sofort eine I-Pad-Version des Tools zur Verfügung. Dank der übersichtlichen Bedienoberfläche lassen sich alle wichtigen Anwendungsparameter kinderleicht eingeben. Geeignete Werkstoffe bekommt der Nutzer unmittelbar angezeigt. Über die Werkstoffauswahl gelangt man direkt zur passenden Katalogseite und kann das gewünschte Lager im Onlineshop bestellen.

Gerade der Verzicht auf separate Schmierung mit Öl oder Fett ist ein wichtiger Aspekt: Die tribo-optimierten iglidur-Kunststoffgleitlager sind schmiermittelfrei, müssen also nicht gewartet werden. Zweitens sind sie damit auch umweltfreundlich. Auch die Energiebilanz bei der Fertigung von Kunststoffen ist positiv.

Beispiel Automobilbau oder Luftfahrt: Die leichten Lager helfen, den Treibstoffverbrauch – und damit auch den Kohlendioxidausstoß – zu reduzieren. Denn ihr geringes Gewicht führt zu geringeren Massen und folglich zu weniger Energieverbrauch. Auch die hohe Chemikalienbeständigkeit der Kunststofflager ist ein Öko-Pluspunkt gegenüber metallischen Lagern.

Anwendungsbeispiel von Igus Gleitlagern

Mit dem Werkstoff „Iglidur Q2“ stellten die Polymer-Spezialisten aus Köln ein Hochlastgleitlager vor, das bei rauen Umgebungsbedingungen wie Schmutz, Stößen und Kantenbelastungen um den Faktor 2 bis 5 langlebiger ist, als die bisherigen 40 Gleitlagerwerkstoffe des Unternehmens. Basierend auf diesem Werkstoff konnten die Leistungsgrenzen spritzgegossener Kunststofflager mit einem cleveren Mehrkomponentensystem jetzt noch einmal weiter verschoben werden: das Iglidur Q2E (=enclosed) erreicht in Igus-internen Schwenktests eine im Vergleich zu Iglidur Q2 um den Faktor 3 höhere Lebensdauer bei 180 MPa Radialbelastung. Damit kann ein Zweikomponentenlager von 30mm Länge und 25mm Durchmesser bis zu 13,7 Tonnen Belastung vertragen, was etwa dem Gewicht zweier ausgewachsener Elefantenbullen entspricht.

Das Lager besteht aus einer harten polymeren Schale und einem tribooptimierten Kern aus dem Werkstoff Iglidur Q2, der auch unter hohen Belastungen sehr formstabil und verschleißfest ist. Wie ein Außenskelett verleiht die Schale dem Lager eine hohe Festigkeit und sorgt so für eine gesteigerte Lebensdauer. Hinzu kommen Korrosions- und Wartungsfreiheit, die gerade im Vergleich mit metallischen Lösungen die Produktivität in vielen Anwendungen steigern können, da auf Stillstände für Service oder Reparatur verzichtet werden kann. Iglidur Q2E ist zunächst für Wellendurchmesser von 20, 25, 30 und 40 mm erhältlich.

Das Abmessungsprogramm des Standard-Hochlastmaterials Iglidur Q2 wurde zusätzlich erweitert, somit sind jetzt Iglidur Q2 Lager für Wellendurchmesser bis 75 mm mit und ohne Bund verfügbar. Gerade in der Agrartechnik, Nutzfahrzeugen, Baumaschinen sowie dem Vorrichtungs- und Maschinenbau stellen Iglidur Q2 und Q2E Gleitlager ihre Robustheit unter Beweis.

Welche Unterschiede gibt es in der werkstofflichen Zusammensetzung beim Gleitlager gestern und heute?

Gerhard Baus: „Die Palette der möglichen Inhaltsstoffe die erweitert sich genauso wie sich die Zahl der verfügbaren Polymere, der Grundpolymere, ständig erweitert. Der Kunststoffbereich ist noch in einem großen Entwicklungsschritt und hat in allen Richtungen heute durchaus die Möglichkeit neue Dinge zu erfinden, die auch Quantensprünge ermöglichen.

Wenn ich an unser erstes Gleitlager denke, das wir in wenig abgewandelter Form heute noch im Programm haben, ein Gleitlager, das in den 70er-Jahren entwickelt wurde, dann zeigt das schon, dass wir schon damals auf dem richtigen Weg waren. Nur, sind wir heute auf Grund der besseren Analysemöglichkeiten, auf Grund der besseren Testmöglichkeiten, in der Lage, die notwendigen Optimierungsschritte wesentlich präziser, wesentlich genauer zu machen.

Zu diesen Analysemethoden gehört selbstverständlich auch ein Labor, sowie eine Testmaschine, mit denen man entsprechend viele Tests machen kann. Das hat sich nicht geändert. Das war in den Anfängen so und ist heute noch so. Wenn wir einen neuen Werkstoff kreieren und machen damit einen Versuch, wissen wir danach immer noch nichts. Dann haben sie eine einzige Belichtung eingestellt, von der wir ungefähr sagen können, wie die aussieht. Da brauchen wir auf jeden Fall wesentlich mehr. Es ist heute so wie vor 20, 30 Jahren, dass wir einen erheblichen Prüfaufwand benötigen, bevor wir das Lager wirklich kennen.“

Vom Web zur App, das hilft dem Konstrukteur

Igus hat sein erfolgreiches „Web-Guide“-Katalogkonzept als vollwertige Touch-Anwendung für iPads und Android-Tablets weiterentwickelt. Die App ist kostenlos im App Store von Apple und im Google Play Store erhältlich.

Kernidee des kompakten Nachschlagewerks ist es, dem Kunden durch eine maximale Reduzierung der Informationsvielfalt und eine enge Verzahnung mit Online-Konfiguratoren, Videos sowie CAD-Daten eine schnelle Übersicht zu ermöglichen. Deshalb hat Igus den Web-Guide jetzt auch für Tablets umgesetzt.

Die Menüstruktur ermöglicht einen direkten Zugang zu den verschiedenen Produktbereichen gegliedert in Energieführungen, Kunststoffgleit-, Gelenk- und Kugellager sowie schmierfreie Linear- und Antriebstechnik.

Der Nutzer wird direkt zu allen wichtigen Basisparametern geführt und kann sich über mögliche Alternativen informieren. Spezielle „Quicklinks“ führen unmittelbar zum persönlichen Wunschprodukt und ergänzenden Informationen, wie etwa Anwendungsbeispiele und natürlich CAD-Dateien.

Schmierfrei, günstig, langlebig

Schmier- und wartungsfreie „Iglidur“-Kunststoffgleitlager ersetzen heute millionenfach zu ölende oder fettende metallische Buchsen, so Gerhard Baus, Prokurist des Geschäftsbereichs Kunststoff-Gleitlager bei Igus. „Sie haben eine lange und zudem berechenbare Lebensdauer. Und mit über 10.000 Artikeln ab Lager können Konstrukteure diese Innovationen sofort einsetzen.“ Zudem lasse sich mit trocken laufenden Polymerlagern die Maschinensicherheit erhöhen.

Einer Studie des MIT (Massachusetts Institute of Technology), Cambridge, zufolge würden sich allein in den USA die Ausfallkosten durch Mangelschmierung jährlich auf 240 Milliarden Dollar belaufen. Und bei einem jährlichen Schmierstoffverbrauch von knapp 1,1 Mio. t in Deutschland (Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft, Baden-Württemberg) könnten günstige Polymerlösungen bei Anschaffungs- und Betriebskosten deutliche Einsparungen ermöglichen.

Nach Angaben von „manus“-Ausrichter Igus bietet das Unternehmen durch praxisorientierte Forschung, einer im Umfang einmaligen Datenbank sowie speziellen Fertigungsverfahren das weltweit größte Programm umweltverträglicher und berechenbarer dry-tech Kunststoff-Gleitlager. Seit 2001 sind dabei Konstrukteure in der Lage unter www.Igus.de ihre Entscheidungen über das richtige Lager online zu treffen – anhand von empirisch verifizierten, berechenbaren Lebensdauerangaben.

BUCHTIPPDas Buch „Praxishandbuch Antriebsauslegung“ hilft bei der Auswahl der wesentlichen Bestandteile elektrischer Antriebssysteme: Motor, Getriebe, Stellgerät, Netzversorgung sowie deren Zusatzkomponenten. Auch auf die Berechnung wird intensiv eingegangen.

* Dipl.-Ing. Ullrich Höltkemeier, Chefredaktion konstruktionspraxis

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