Die Bedeutung abgestimmter Elastomerwerkstoffe in der Schwingungstechnik

Eine ungeeignete Materialauswahl kann zu verschiedenen Problemen führen:

• Verringerte Tragfähigkeit: Eine zu geringe Steifigkeit kann dazu führen, dass sich das Lager unter Last stärker verformt, wodurch die Tragfähigkeit abnimmt. Dies kann im schlimmsten Fall ein Versagen unter der vorgesehenen Belastung verursachen. Zudem kann eine reduzierte Härte die Druckfestigkeit des Materials negativ beeinflussen.
• Ineffektive Schwingungsisolation und -dämpfung: Elastomerlager nutzen ihre viskoelastischen Eigenschaften zur Schwingungsreduktion. Sind diese nicht optimal abgestimmt, beispielsweise durch eine Abnahme des Verlustfaktors oder eine Veränderung der Steifigkeitskennwerte, kann die Vibrationsübertragung steigen. Dies führt nicht nur zu einer geringeren Isolationswirkung, sondern kann auch unerwünschte Geräusche und erhöhte Belastungen in angrenzenden Komponenten verursachen.
• Erhöhte Verformung unter statischer und dynamischer Last: Eine unzureichende elastische Rückstellkraft kann zu größerem Kriechen unter statischer Last führen, was die Geometrie des Lagers dauerhaft verändert. Unter dynamischer Belastung kann dies verstärkt auftreten und zu frühzeitigem Materialversagen durch Ermüdung führen.
• Veränderte dynamische Eigenschaften: Die frequenzabhängige Steifigkeit und Dämpfung eines Elastomers sind für dessen Funktion in schwingungstechnischen Anwendungen entscheidend. Werden diese Eigenschaften unzureichend angepasst, kann das Lager in bestimmten Frequenzbereichen weniger effektiv arbeiten oder sogar unerwünschte Resonanzeffekte verstärken.
• Geringere Lebensdauer und Widerstandsfähigkeit: Eine Abnahme der Zugfestigkeit, Weiterreißfestigkeit oder Abriebfestigkeit macht das Elastomer anfälliger für mechanische Beschädigungen. Zudem kann eine unzureichende chemische Beständigkeit die Widerstandsfähigkeit gegenüber Umwelteinflüssen wie Ölen, Kraftstoffen oder Ozon verringern, was zu vorzeitiger Alterung führt.
• Beeinträchtigung der nichtlinearen Eigenschaften: Viele Elastomerlager zeigen ein nichtlineares Steifigkeits- und Dämpfungsverhalten, das ihre Funktionalität in verschiedenen Belastungszuständen beeinflusst. Eine ungeeignete Materialwahl kann dieses Verhalten verändern und zu unvorhersehbaren oder unerwünschten Effekten führen.

Durch eine gezielte Auswahl abgestimmter Elastomerwerkstoffe lassen sich diese Probleme vermeiden und entscheidende Vorteile erzielen:

• Optimierte Schwingungsisolation und -dämpfung: Durch eine präzise Abstimmung von Basiskautschuk, Füllstoffen und Weichmachern können die mechanischen Eigenschaften so eingestellt werden, dass die Schwingungsisolation im relevanten Frequenzbereich maximiert wird.
• Erhöhte Lebensdauer: Eine an die dynamischen Belastungen und Umwelteinflüsse angepasste Elastomermischung weist eine höhere Dauerfestigkeit auf und ist widerstandsfähiger gegenüber Alterung und chemischen Einwirkungen.
• Verbesserte Sicherheit und Zuverlässigkeit: In sicherheitskritischen Anwendungen, wie Lagerungen in Maschinen oder Bauwerken, gewährleistet eine geeignete Materialauswahl eine verlässliche Funktion und minimiert das Risiko von Ausfällen.

Die Entwicklung einer optimalen Elastomermischung für schwingungstechnische Anwendungen erfordert eine gründliche Analyse der Betriebsbedingungen, eine durchdachte Materialauswahl und umfassende Prüfverfahren. Nur durch eine ganzheitliche Betrachtung dieser Faktoren kann sichergestellt werden, dass das Elastomer langfristig den Anforderungen entspricht und eine zuverlässige Leistungsfähigkeit bietet.