Maßgefertigte PU-Rollen für einen Kunden aus der vietnamesischen Maschinenbauindustrie: Lösung von Herausforderungen in Bezug auf Toleranzen, Traktion und Haftung

Bei der Herstellung von maßgefertigten Polyurethanrädern ist die sichtbare PU-Oberfläche nur ein Aspekt der Arbeit. Für Anwender von Industrieanlagen muss ein PU-Rollenrad zudem die in der Zeichnung angegebenen Toleranzen einhalten, eine stabile Traktion gewährleisten und auch bei wiederholtem Einsatz eine zuverlässige Verbindung zwischen der Polyurethan-Lauffläche und dem Metallkern aufrechterhalten.

Dieser Fall stammt von einem Kunden aus Vietnam, der eine maßgeschneiderte Lösung benötigte. Polyurethan-Rollenrad für Industrieanlagen. Der Kunde hatte bereits mit einem anderen Lieferanten zusammengearbeitet, doch mehrere technische Probleme blieben ungelöst. Der Aluminium-Radkern konnte nach der PU-Beschichtung die in der Zeichnung vorgegebenen Toleranzen nicht durchgehend einhalten, und die Oberfläche der Rolle war nicht rau genug, um im Einsatz die erforderliche Griffigkeit zu gewährleisten.

Nach Prüfung der Zeichnungen, der Anwendungsanforderungen und der Mustervorgaben passte PEPSEN den Produktionsprozess an, anstatt das Rad wie eine standardmäßige beschichtete Walze zu behandeln. Die endgültige Lösung kombinierte Prozesssteuerung, maßgeschneiderte Oberflächenbearbeitung und eine verbesserte Kernstruktur, die auf eine stärkere Verbindung zwischen Polyurethan und Metall ausgelegt war.

Hintergrund des Projekts

Der Kunde benötigte ein PU-Rollenrad mit einem Kern aus einer Aluminiumlegierung. Im Vergleich zu Stahl ist Aluminium leichter und einfacher zu bearbeiten, reagiert jedoch bei bestimmten Produktionsschritten auch empfindlicher auf Verformungen. Bei diesem Projekt ging es nicht nur darum, Polyurethan auf die Nabe aufzubringen. Der Radkern musste auch nach dem Beschichtungs- und Veredelungsprozess noch innerhalb der geforderten Maßtoleranzen liegen.

Der bisherige Lieferant des Kunden hatte zwei wesentliche Probleme:

• Der Kern des Rades aus Aluminiumlegierung konnte nach der PU-Beschichtung die geforderte Toleranz nicht durchgehend einhalten.
• Die Oberfläche der PU-Rolle war zu glatt, wodurch die für die Anlage des Kunden erforderliche Haftung beeinträchtigt wurde.
• Die ursprüngliche Nabenkonstruktion ließ hinsichtlich der Haftfestigkeit zwischen der Polyurethanschicht und dem Metallkern noch Raum für Verbesserungen.

Bei einem Rollenrad, das in industriellen Antriebs- oder Getriebesystemen zum Einsatz kommt, können diese Probleme mehr als nur das Aussehen beeinträchtigen. Eine mangelhafte Maßhaltigkeit kann zu einer instabilen Montage, Vibrationen oder einem ungleichmäßigen Lauf führen. Eine unzureichende Oberflächenrauheit kann die Traktion verringern. Eine schwache Verklebung kann das Risiko von Ablösungen oder Delaminationen nach langfristigem Einsatz erhöhen.

Warum für den Aluminiumkern ein anderes Verfahren erforderlich war

Bei unserer technischen Überprüfung stellten wir fest, dass sich der Kern aus Aluminiumlegierung während des Beschichtungsprozesses mit der gummiartigen Polyurethanbeschichtung leichter verformte. Wenn die Prozessabfolge nicht richtig festgelegt wurde, konnte das fertige Rad von den Zeichnungstoleranzen abweichen, selbst wenn der ursprünglich bearbeitete Kern präzise war.

Aus diesem Grund hat sich PEPSEN nicht einfach an ein Standard-Gussverfahren gehalten. Wir haben die Prozessabläufe an das Materialverhalten der Aluminiumnabe angepasst. Die Fertigungsschritte wurden so gesteuert, dass das Verformungsrisiko minimiert wurde, und die Radabmessungen wurden nicht nur bei der Endkontrolle, sondern bereits nach wichtigen Fertigungsschritten überprüft.

Dies ist ein wichtiger Punkt für maßgeschneiderte Antriebsrollen aus Polyurethan und Walzenräder. Wenn Metallkerne, Verbindungsschichten und PU-Oberflächen zusammenwirken, hängt die endgültige Präzision vom gesamten Prozess ab und nicht nur von der Genauigkeit der Form oder den Möglichkeiten der CNC-Bearbeitung.

Maßgeschneiderte Oberflächenbearbeitung für besseren Halt

Der Kunde wünschte zudem eine rauere PU-Oberfläche, um die Traktion zu verbessern. Eine normal veredelte Polyurethan-Oberfläche reichte für diese Anwendung nicht aus. Ist die Oberfläche zu glatt, kann das Rad rutschen oder unter Betriebslast keine stabile Reibung gewährleisten.

Um dieses Problem zu lösen, entwickelte PEPSEN ein maßgeschneidertes Bearbeitungsverfahren für die Polyurethan-Oberfläche. Wir stellten spezielle, für die PU-Bearbeitung geeignete Schneidwerkzeuge her, mit denen die Walzenoberfläche die erforderliche raue Struktur erhielt, ohne die Radgeometrie zu beschädigen.

Dieser Schritt war besonders wichtig, da Polyurethan elastisch ist. Es verhält sich beim Schneiden nicht wie Metall. Werkzeugwinkel, Schnittkraft, Vorschubgeschwindigkeit und Oberflächenkontrolle beeinflussen das Endergebnis. Eine rauere Oberfläche sollte die Griffigkeit verbessern, darf jedoch keinen ungleichmäßigen Verschleiß, keine Rissspuren oder Maßinstabilität verursachen.

Verbessertes Radkern-Design für eine stärkere Verbindung

Neben der Lösung von Problemen hinsichtlich Toleranzen und Oberflächenrauheit haben wir auch eine verbesserte Konstruktion des Radkerns vorgeschlagen. Ziel war es, die Ablösefestigkeit zu erhöhen und das Risiko einer Delaminierung des Polyurethans bei langfristiger Nutzung zu verringern.

Bei Rädern mit einer Verbindung aus Polyurethan und Metall wird die Haftfestigkeit nicht nur durch den Klebstoff oder die Oberflächenbehandlung bestimmt. Auch die mechanische Struktur des Kerns spielt eine Rolle. Eine optimierte Kernkonstruktion kann für eine sicherere Verankerung der PU-Schicht sorgen und dazu beitragen, dass das Rad den wiederholten Belastungen im Betrieb standhält.

In diesem Fall bot die optimierte Konstruktion dem Kunden eine zuverlässigere Lösung als eine bloße Kopie des bisherigen Naben-Designs. Bei kundenspezifischen Radprojekten ist eine solche Konstruktionsüberprüfung oft erforderlich, wenn es bei der Anwendung um Traktion, wiederholte Belastungen, Stöße oder lange Betriebszyklen geht.

Prüfung vor der Auslieferung

Nach der Fertigung wurden die PU-Rollen vor dem Verpacken geprüft. Im Mittelpunkt der Prüfung standen die in der Zeichnung vorgegebenen Maße, die Oberflächenbeschaffenheit des Fertigteils und die allgemeine Qualität der aufgebrachten Polyurethanschicht.

Bei maßgefertigten PU-Teilen sollte die Endkontrolle mehr als nur den Außendurchmesser umfassen. Je nach Zeichnung kann die Prüfung auch Bohrungsdurchmesser, Nabenabmessungen, Rundlauf, Oberflächengüte, Härte, den Zustand der Verklebung sowie sichtbare Mängel umfassen. In diesem Projekt wurde der Prüfbericht erstellt, um die interne Qualitätsprüfung des Kunden vor dem Einbau zu unterstützen.

Ergebnis des Projekts

Durch den angepassten Produktionsprozess, die maßgeschneiderte Bearbeitung der PU-Oberfläche und die verbesserte Konstruktion des Aluminiumkerns konnten im Rahmen des Projekts die ursprünglichen Probleme des Kunden effektiver gelöst werden:

• Der Kern aus Aluminiumlegierung wurde nach der PU-Beschichtung mit einer besseren Maßhaltigkeit bearbeitet.
• Die Walzenoberfläche wurde aufgeraut, um den Anforderungen des Kunden hinsichtlich der Traktion gerecht zu werden.
• Das verbesserte Kern-Design trug dazu bei, die Zuverlässigkeit der Verbindung zu erhöhen und das Risiko einer Delaminierung zu verringern.
• Die fertigen PU-Rollen wurden geprüft und für den Versand an den Kunden in Vietnam verpackt.

Dieser Fall verdeutlicht, warum maßgefertigte Polyurethanräder nicht allein nach Größe, Härte oder Preis ausgewählt werden sollten. Wenn ein Rad aus einem Metallkern, einer Haftschicht und einer funktionalen PU-Oberfläche besteht, muss der Lieferant die Zeichnung, das Materialverhalten und die Einsatzbedingungen im Zusammenhang betrachten.

Was Käufer aus diesem Fall lernen können

Wenn Ihr Projekt maßgefertigte Polyurethan-Rollen erfordert, ist es hilfreich, mehr als nur eine Liste mit den Grundmaßen anzugeben. Eine vollständige Anfrage ermöglicht es dem Hersteller zu prüfen, ob die Rollenkonstruktion, die PU-Härte, das Nabenmaterial, das Verklebeverfahren und die Oberflächenbehandlung für die konkrete Anwendung geeignet sind.

Um die technische Prüfung zu beschleunigen, können Käufer in der Regel folgende Informationen bereitstellen:

• 2D-Zeichnung, 3D-Datei oder Originalmuster
• Anforderungen an Raddurchmesser, Breite, Bohrungsdurchmesser und Passfeder-Toleranz
• Nabenmaterial, wie beispielsweise Aluminium, Stahl oder Gusseisen
• Erforderliche PU-Härte und Oberflächenbeschaffenheit
• Belastung, Drehzahl, Betriebstemperatur und Betriebsumgebung
• Ob das Rad nun hohe Griffigkeit, geringe Geräuschentwicklung, Abriebfestigkeit oder Chemikalienbeständigkeit erfordert
• Menge, Prüfvorschriften und Verpackungsvorschriften

PEPSEN fertigt maßgeschneiderte Polyurethanräder, Rollen und Urethan-Metall-Verbundkomponenten nach Zeichnungen, Mustern und Anwendungsanforderungen. Sollten Ihre derzeitigen Rollen Probleme wie Rutschen, Abblättern, schnellen Verschleiß oder mangelnde Maßhaltigkeit aufweisen, kann unser Team Ihre Zeichnungen prüfen und Ihnen eine geeignete Fertigungslösung empfehlen.

Senden Sie uns Ihre Zeichnungen, Muster oder Anwendungsdetails über unser Angebotsanfrage für maßgefertigte Polyurethan-Teile, und PEPSEN unterstützt Sie bei der Bewertung der für Ihre Anlagen erforderlichen Werkstoffe, Konstruktionen und Verfahren.