PEEK-Rollen in Lageranwendungen und deren Versagen
Warum Schmiermittel zu unerwartetem Verschleiß führen kann
PEEK (Polyetheretherketon) hat sich als hochleistungsfähiger Kunststoff für anspruchsvolle Lageranwendungen etabliert. Im Vergleich zu klassischen Materialien wie Polyoxymethylen (POM) bietet PEEK nicht nur eine geringere Kriechneigung, sondern auch eine höhere mechanische Stabilität und Temperaturbeständigkeit. Doch trotz dieser Vorteile zeigt sich in der Praxis ein Phänomen, das auf den ersten Blick überrascht: In geschmierten Anwendungen – etwa in Schubladenführungen oder Linearführungen – kann es zu verstärktem Pitting an PEEK-Rollen kommen.
Was ist Pitting und warum tritt es auf?
Pitting, also die Bildung von Mikrorissen und Materialausbrüchen an der Oberfläche, ist ein bekanntes Problem bei metallischen Lagerkomponenten. Bei Kunststoffen wie PEEK wurde dieser Effekt lange Zeit unterschätzt. Unsere Studie (unten verlinkt) zeigt jedoch, dass Pitting bei PEEK-Rollen in geschmierten Umgebungen deutlich früher auftritt als erwartet, trotz der sonst überlegenen Eigenschaften des Materials.
Die Ursache dafür liegt nicht in der chemischen Wechselwirkung zwischen PEEK und Schmiermitteln, wie zunächst vermutet wurde. Vielmehr sind mikroskopisch kleine Risse und Oberflächenfehler, die bereits während des Spritzgussprozesses entstehen, der Auslöser. Diese Risse sind so klein, dass sie mit bloßem Auge nicht sichtbar sind. Doch sobald Schmiermittel in diese Mikrorisse eindringt, wird ein Mechanismus in Gang gesetzt, der die Rissausbreitung beschleunigt: Das Schmiermittel wirkt wie ein Keil und drückt die Rissflanken auseinander. Mit jeder Belastung wachsen die Risse weiter, bis es schließlich zu Materialausbrüchen und damit zu einer deutlichen Beeinträchtigung der Lagerperformance kommt.
Optimierter Spritzguss als Schlüssel zur Lösung
Die gute Nachricht: Das Problem lässt sich durch eine gezielte Anpassung des Spritzgussprozesses beheben. In der Studie wurde nachgewiesen, dass PEEK-Rollen, die mit einer optimierten Spritzgusstechnik – insbesondere durch den Einsatz einer Angussspinne statt eines Pin-Gates – hergestellt wurden, eine deutlich höhere Lebensdauer aufweisen. Die Pitting-Bildung setzt später ein und verläuft weniger intensiv. In der Praxis bedeutet das eine Steigerung der Lebensdauer um den Faktor zwei bis drei – ein entscheidender Vorteil für Anwendungen, bei denen Ausfallzeiten teuer sind.
Was bedeutet das für die Praxis?
Für Unternehmen, die PEEK in Lageranwendungen einsetzen, ergeben sich daraus mehrere wichtige Erkenntnisse:
1. Qualität der Herstellung ist entscheidend
Nicht alle Spritzgussprozesse sind gleich. Selbst minimale Unterschiede in der Werkzeuggestaltung können zu Oberflächenfehlern führen, die langfristig die Performance beeinträchtigen. Eine sorgfältige Prozessoptimierung, insbesondere bei der Gestaltung des Angusssystems, ist daher unerlässlich.
2. Schmiermittel sind nicht immer die Lösung
Während Schmiermittel in vielen Anwendungen die Lebensdauer von Lagern verlängern, können sie bei PEEK-Rollen genau das Gegenteil bewirken. Eine gründliche Analyse der tribologischen Bedingungen und der Materialeigenschaften ist notwendig, um die beste Lösung zu finden – sei es durch optimierte Spritzgussprozesse, den Einsatz anderer Schmiermittel oder sogar den Verzicht auf Schmiermittel in bestimmten Anwendungen.
3. Regelmäßige Inspektionen zahlen sich aus
Da Oberflächenfehler bei PEEK-Rollen nicht immer sichtbar sind, sollten regelmäßige mikroskopische Untersuchungen der Rollenoberflächen in Betracht gezogen werden. So lassen sich frühzeitig potenzielle Schwachstellen erkennen und Gegenmaßnahmen einleiten.
4. Langfristige Kosteneinsparungen durch Prozessoptimierung
Die Investition in einen optimierten Spritzgussprozess mag zunächst höher erscheinen. Doch die langfristigen Einsparungen durch eine deutlich verlängerte Lebensdauer der Lager und eine reduzierte Ausfallhäufigkeit überwiegen bei Weitem. Für Hersteller von Lagerkomponenten und Systemanbieter bedeutet das eine höhere Kundenzufriedenheit und Wettbewerbsfähigkeit.
Fazit: Wissen ist der erste Schritt zur Lösung
Das Phänomen des verstärkten Pitting bei PEEK-Rollen in geschmierten Umgebungen zeigt, wie wichtig ein tiefes Verständnis der Materialeigenschaften und Herstellungsprozesse ist. Durch gezielte Optimierungen lassen sich nicht nur technische Probleme lösen, sondern auch wirtschaftliche Vorteile realisieren. Für alle, die mit der Entwicklung und dem Einsatz von Kunststoffkomponenten in Lageranwendungen betraut sind, lohnt es sich, diese Erkenntnisse in die eigene Praxis zu übertragen.
Haben Sie ähnliche Erfahrungen mit PEEK oder anderen Hochleistungskunststoffen gemacht? Wie gehen Sie mit solchen Herausforderungen um? Wie freuen uns auf Ihre Perspektive und den Austausch zu diesem Thema.
Hier kann man die Studie nachlesen: Hier geht’s zur Studie