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antriebstechnik 8/2021

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antriebstechnik 8/2021

WÄLZ- UND GLEITLAGER

WÄLZ- UND GLEITLAGER HYBRIDLAGER HÄRTER UND LEICHTER ALS STAHL Mit Keramikkugeln aus Siliziumnitrid fertigt das Unternehmen CeramicSpeed verschleißarme und temperaturbeständige Lager an. Umfangreiche Tests nach den Standards der European Space Agency bescheinigen ihre Weltraumtauglichkeit. Jetzt wollen die Dänen mit den Eigenschaften der Hybridkugellager auch in der deutschen Industrielandschaft überzeugen. CeramicSpeed ist zertifizierter und zugelassener Hersteller von hochwertigen Lagern für den Einsatz in der Luftund Raumfahrttechnologie. „Die Satelliten von Gom- Space sind definitiv unsere bisher speziellste Anwendung“, sagt Anders Thormann, CEO CeramicSpeed Bearings A/S. Das Unternehmen aus dem dänischen Holstebro ist vor einiger Zeit eine Zusammenarbeit mit dem ebenfalls dänischen Hersteller für Nano-Satelliten, GomSpace, eingegangen. Damit die handgefertigten Lager in Raumfahrzeugen funktionieren, müssen sie unter anspruchsvollen Bedingungen wie stark schwankenden Temperaturen, dem absoluten Vakuum und heftigen Beschleunigungskräften während des Raketenstarts arbeiten können. Die CeramicSpeed Lager sind mit Siliziumnitrid-Keramikkugeln ausgestattet, die über einen extrem niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten verfügen. Dadurch sind sie hervorragend für Umgebungen geeignet, in denen Temperaturschwankungen zwischen sehr hohen und tiefen Werten erwartet werden, wie dies im Weltall der Fall ist. „Während der dreijährigen Entwicklungszeit haben unsere Lager verschiedene schwierige Tests nach den Anforderungen der ESA (European Doris Bünnagel, Fachjournalistin Space Agency) bestanden“, erläutert Thormann: „Bis zum heutigen Tag arbeiten die CeramicSpeed Lager noch immer – bereits über ihre erwartete Lebensdauer hinaus – und bilden einen erfolgreichen Abschluss für das Projekt und die Zusammenarbeit.“ INDUSTRIELAND DEUTSCHLAND IM FOKUS Die Geschichte von CeramicSpeed beginnt vor 17 Jahren. Damals stellte der Gründer und CEO Jacob Csizmadia das Potenzial von Keramik-Hybridlagern zum ersten Mal in Inline-Skates unter Beweis, was ihm den Rekord im 24-Stunden-Inline-Skating einbrachte. Nachdem er beim Skaten die Reibungsarmut von Hybridlagern erfolgreich demonstrieren konnte, sah Csizmadia schnell die Chancen im professionellen Radsport und ließ bereits in den frühen 90er Jahren das erste Lager im Peloton der Tour de France einbauen. 2004 gründete er schließlich das Unternehmen CeramicSpeed, 2009 folgte die Gründung von CeramicSpeed Bearings mit dem Fokus auf Hybridlager für industrielle Anwendungen. Insbesondere Deutschland biete als „größter Industriemarkt der Welt“ für das Portfolio von CeramicSpeed ein hohes Anwendungspotenzial, sagt Thormann. „Derzeit sind wir dabei, unseren ersten deutschen Mitarbeiter einzustellen, um bestehende und künftige Vertriebshändler in der gesamten DACH-Region zu unterstützen.“ 22 antriebstechnik 2021/08 www.antriebstechnik.de

WÄLZ- UND GLEITLAGER 01 02 01 Nach dreijähriger Entwicklungszeit bestehen die Hybridkugellager für Nano-Satelliten auch unter den Bedingungen des Weltalls 02 Die korrosionsfreien Hybridkugellager erzielen unter nassen und anspruchsvollen Umgebungen eine lange Lebensdauer GERINGE KONTAKTFLÄCHE ZWISCHEN KUGEL UND LAGERSPUR CeramicSpeed-Kugeln bestehen aus Siliziumnitrid, das 128 Prozent härter ist als Stahlkugeln. Die erhöhte Härte führt zu einer verringerten Kontaktfläche zwischen Kugel und Lagerspur, was zu geringerer Reibung und höherer Leistung führt. Ihre Eigenschaften machen die Keramikkugeln außerdem 58 Prozent leichter als Stahl. Das führt zu erheblichen Energieeinsparungen bei allen Maschinen. Das geringere Gewicht verringert die Fliehkraft, wenn sich das Lager dreht. Es reduziert den Verschleiß drastisch und hält das Lager länger in einem guten Zustand. Zusätzlicher Vorteil: das Lager kann eine um bis zu 50 Prozent höhere Drehzahl erreichen. Daher werden die Lager in anspruchsvollen Hochgeschwindigkeitsanwendungen wie Werkzeugmaschinenspindeln und Turbomaschinen eingesetzt. Einer der Hauptvorteile von Keramik gegenüber Stahl ist auch der extrem niedrige Reibungskoeffizient, der den Schmierbedarf erheblich reduziert. In der Verfahrenstechnik sind bislang Edelstahllager auf dem Vormarsch, da dort der Einsatz von Standardlagern wegen häufiger Reinigung, anspruchsvoller Chemikalien oder allgemein feuchter Umgebungsbedingungen erschwert wird. Bei vielen Ingenieuren und Wartungsspezialisten haben sie allerdings keinen guten Ruf, da sie meist weder die Erwartungen an die Lagerlebensdauer noch an die Korrosionsbeständigkeit ganz erfüllen. Die üblicherweise in Lagern verwendeten Edelstähle (AISI 420 und AISI 440C) stellen nämlich einen Kompromiss zwischen Härte und Korrosionsbeständigkeit dar. Mit anderen Worten: Der Vorteil an Korrosionsbeständigkeit geht zulasten der Härte. Dadurch mindert sich die Tragfähigkeit des Lagers. Beim Einsatz in feuchten oder gar nassen Umgebungen und Anwendungen zerstört das Wasser die Viskosität von Schmierstoffen. Das beeinträchtigt den wirksamen Aufbau eines Schmierfilms zur vollständigen Trennung von Lagerringen und Wälzkörpern. Der direkte Kontakt der Stahlbauteile, abrasiver Verschleiß und Grauflecken sind die Folgen – bei Edelstahllagern wegen des weicheren Stahls sogar noch schneller. HYBRIDKONSTRUKTION VERMEIDET MIKRO- VERSCHLEISS UND GRAUFLECKENBILDUNG Mit der Einführung von korrosionsfreien Hybridkugellagern, also Lagern aus Edelstahlringen und keramischen Siliziumnitridkugeln, entfällt das Risiko von Mikroverschweißungen und damit von Graufleckenbildung vollständig. Das Prinzip ist dabei einfach: Siliziumnitrid ist ein Isolator und lässt sich daher mit keinem Metall verschweißen. Es bilden sich keine Grauflecken und Oberflächenschäden bleiben aus. Erfahrungen aus Praxistests belegen eine vier- bis achtmal höhere Lebensdauer von Edelstahl-Hybridlagern im Vergleich zu Standard-Edelstahllagern. Dieser Vorteil garantiert einen profitablen Business Case, trotz der höheren Anschaffungskosten von Hybridlagern. Fotos: CeramicSpeed Bearings A/S www.ceramicspeed.com/de/industry DIE IDEE „Immer mehr Unternehmen erkennen mittlerweile das Potenzial von Lagern zur Optimierung ihrer Geschäftsprozesse. Die Produkte von CeramicSpeed Bearings machen dabei den entscheidenden Unterschied in einer Reihe von Anwendungen – von Industrieanlagen über elektrische Maschinen bis hin zu Rad- und Motorsport. “ Anders Thormann, CEO Ceramic- Speed Bearings A/S, Holstebro www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2021/08 23

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