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Hybrid-BauteileVon allem das Beste

Hybridbauteile – leichter, schneller und kompakter
Hybrid-Bauteile: Von allem das Beste
Um den steigenden Anforderungen nach mehr Kosteneffizienz, Funktionsintegration und neuen Technologien gerecht zu werden, sollten Kunststoff Hybridbauteile in Erwägung gezogen werden. Sie können mitunter kleiner, leichter und kompakter aufgebaut werden und mit weiteren Vorteilen punkten.

Hybridbauteile bestehen aus mindestens zwei Werkstoffen, die funktionell verbunden werden und somit gemeinsam die Gebrauchseigenschaften sicherstellen. Immer wenn grundsätzlich widersprüchliche Anforderungen an einen Werkstoff gestellt werden, lässt sich durch Kombination mehrerer Materialien eine Lösung finden. So können Hybridbauteile zugleich weich und steif, leicht und trotzdem fest sein.

Beispiel Lebensmittelindustrie

Um die hygienisch einwandfreie Produktion in Großbäckereien zu gewährleisten und eine Energieersparnis zu erreichen, entwickelte Faigle mit einem Kunden eine Gehängeleiste für die Gärschränke in Hybridbauweise. Sie besteht aus einer Rinne, über die ein Tuch gelegt ist, auf dem die Teiglinge liegen. Auf beiden Stirnseiten dieser Rinne sorgen aufgesteckte und mit Spreiznieten fixierte Seitenteile für die Stabilität des Rinnenquerschnitts. Zur Erfüllung ihrer weiteren Funktionen verfügen diese Seitenteile an ihren Außenflächen jeweils eine Mitnehmerachse aus Metall und eine angespritzte Auflagenocke.

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Das rinnenförmige Querschnittsprofil der Gehängeleisten hat Spannweiten von 1200 bis 3500 Millimeter. Mit ihrer relativ flachen Bauweise bieten diese Profile nur ein geringes Widerstandsmoment. Deshalb mussten die Konstrukteure darauf achten, dass die Durchbiegung auch in belastetem Zustand in einem akzeptablen Bereich bleibt.

Um diese Anforderungen zu erfüllen, wird ein Endlosfaser-verstärktes Profil aus duroplastischem Kunststoff eingesetzt. Bei diesem Material handelt es sich um ein lebensmitteltaugliches und UV-beständiges Vinylesterharzsystem, das auch bei höherer Temperatur seinen hohen Biege-E-Modul behält. Die für das Befestigen des Tuchs benötigte Klemmleiste ist ein aus PAS-120 extrudiertes Profil, das wegen seiner elastischen Eigenschaften mit wenig Kraftaufwand in die Nut des Gehängeleistenprofils eingeschnappt werden kann. Die beiden komplex gestalteten Seitenteile werden im Spritzgießen aus dem mit Kurz-Glasfaser verstärkten Polyamid PAS-80 GF30 hergestellt. Sie sind kurzzeitig bis zu 200 Grad Celsius temperaturbeständig und zeichnen sich durch hohe Präzision, Verzugsfreiheit und Steifigkeit aus.

Die Mitnehmerachsen aus rostfreiem Stahl werden als Einlegeteile beim Spritzgießprozess in die Seitenteile integriert. Ebenso wie die Seitenteile entstehen die Spreiznieten, mit denen die Seitenteile an den Gehängeleisten befestigt werden, im Spritzguss, jedoch aus dem Kunststoff PAS-60. Durch Kombination dieser unterschiedlichen Materialien und Herstellungstechnologien konnte eine komplexe Lösung für die Lebensmittelindustrie generiert werden.

Schneller als das Auge

Höchste Geschwindigkeiten ihrer Anlagen verlangt die Textilindustrie. Das Herz jeder Greiferwebmaschine sind die Greiferstangen, die mit geringen Positioniertoleranzen und enormen Geschwindigkeiten für die Fadenübergabe verantwortlich sind. Ziel war es, eine solche Greifer- bzw. Zahnstange herzustellen, welche mit einer deutlich höherer Zahl von Hüben und der daraus resultierenden Beschleunigung betrieben werden soll.

Um solche Beschleunigungen zu erreichen, musste das Gewicht sinken, ohne die Steifigkeit der Zahnstange aufzugeben. Nach etlichen Analysen und Berechnungen wurden die Zahnstangenaufnahme und der Zahnstangenkäfig mit einem Endlosfaser-verstärktem Kohlefaserprofil gefertigt. Die Zahnstange entsteht aus einem tribologisch optimierten Kunststoff (PAS-80X CF10) im Spritzguss und wird in das Karbonprofil eingesetzt. Durch diese Materialpaarung konnte laut Hersteller die Geschwindigkeit wie gewünscht erhöht werden, das Gewicht des gesamten Bauteils sank um etwa 20 Prozent.

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