Unsere Erfahrungen

Unser Team beschäftigt seit mehr als 20 Jahren intensiv mit der Tribologie von Kunststoffbauteilen im Automobil, der Medizintechnik, der Sportgerätetechnik sowie im Maschinen- und Anlagenbau.

TriboPlast wurde 2011 als Personengesellschaft gegründet. Seitdem sind wir der Partner für Produktentwickler und Kunststoffhersteller, wenn es darum geht, das tribologische Verhalten von Kunststoffen und Kunststoffbauteilen zu prüfen und eine passende Kunststoffauswahl zu treffen.

Praxiserfahrungen: Das Reibungs- und Verschleißverhalten (tribologisches Verhalten) von Kunststoffen und Kunststoffbauteilen ist sehr komplex. Vor allem die relativ geringe Festigkeit und Härte sowie die Temperaturabhängigkeit der Festigkeit und Steifigkeit der Kunststoffe erschweren die Beurteilung der Reibungs- und Verschleißeigenschaften. 
Reibung ist vor allem bei Kunststoff-Kunststoffreibpaarung ein dynamischer Prozess mit sich gegenseitig stark beeinflussenden Faktoren (vgl. Abbildung Tribologisches System). Insbesondere die Normalkraftbelastung und die Geschwindigkeit in Kombination mit dem Reibungswiderstand bestimmen die reibungsbedingte Wärmeentwicklung und wirken sich sehr stark auf die Entwicklung des Reibungswiderstandes und des Verschleißes der Kunststoffe aus.


Weitere wichtige Faktoren in diesem Zusammenhang sind die Bewegungsform, der Bewegungsablauf, die Umgebungstemperatur und die Beanspruchungsdauer sowie aus welchem Werkstoff Grund- und Gegenkörper bestehen, und wie die Gestalt der Reibflächen und des oberflächennahen Gefüges ist. Weiterhin wird das Reibungsverhalten durch Zwischenstoffe (Schmiermittel, Wasser, Abriebpartikel, Schmutz, etc.) und das Umgebungsmedium (Luft, Wasser, Schmiermittel, etc.) beeinflusst.

Aufgrund der Vielzahl von Einflussfaktoren ist eine pauschale Beurteilung der Reibungseigenschaften von Kunststoffen unmöglich. Folglich stellen Reibungs- und Verschleißkennwerte Systemeigenschaften und keine Materialkennwerte dar.

Profitieren Sie von unserer Expertise aus Wissenschaft und Praxis!

Ausgewählte Projekte

Fördersysteme mit Gleitketten aus Kunststoff sind in Produktionsbetrieben weit verbreitet. Ähnlich wie auf einem Förderband wird das Transportgut mittels einer Gleitkette transportiert. Die Kette läuft in einem Führungsprofil mit Kunststoffgleitleisten.

Der größte Anteil des Energiebedarfs der Förderanlage fällt auf den Reibungswiderstand zwischen Kette und Gleitleisten. Die Reibpaarung, Kette-Gleitleiste, ist deswegen immer wieder Gegenstand von Entwicklungsprojekten mit Tribologiebezug. Als Kettenwerkstoffe werden überwiegend POM, PBT, PP und PA66 eingesetzt. Gleitschienenwerkstoffe sind PE-UHMW, PA6, PET, PVD und Weitere. Die Reibungs- und Verschleißoptimierung der Kunststoffe erfolgt werkstoffseitig meist durch sogenannte inkorperierte Schmierstoffe (MOS2, PTFE, Silikonöl, etc.) und Füllstoffe (Ruß, etc.).

Fördersystem mit Gleitketten aus Kunststoff

Die Automatisierungstechnik hat seit langem Einzug in die modernen Labore dieser Welt gehalten. Aufgrund der Individualität der Einrichtungen sind oft maßgeschneiderte Lösungen gefragt. Bei der Entwicklung einer solchen Sonderlösung, einem Wagen-Schiene-basierten Automationssystems, haben wir die Kunststoffauswahl und die tribologische Prüfung übernommen. Mittels der durchgeführten Tests an Probenkörpern und Prototypenbauteilen konnten wir das Reibungs- und Verschleißverhalten der Kunststoffauswahl über die erwartete Lebensdauer bestimmen und dem Kunde eine funktionierende Vorzugsvariante präsentieren.

Prüfanordnung Schienenmodul Wagen

Kettenfördersysteme mit Gleitketten aus Kunststoff sind in Produktionsbetrieben weit verbreitet. Diese Systeme werden immer leistungsfähiger, das heißt mehr Güter werden in kürzeren Zeitabschnitten transportiert. Die hohen Fördergeschwindigkeiten führen jedoch zu einem sehr unangenehmen Nebeneffekt, einer Steigerung der Lärmemissionen.

Um die Arbeitsatmosphäre in Produktions- und Werkhallen durch Lärmminderung zu verbessern, wurden die Lärmquellen bisheriger Kettenfördersysteme analysiert. Als „Hauptübel“ wurden die Gelenkverbindungen der Förderketten ausgemacht. In einem Gemeinschaftsprojekt der TU-Chemnitz und weiteren Partnern wurde eine Gleitkette mit spielfreien Elastomergelenken entwickelt. Die Innovation steckt dabei in der speziellen Gelenkkonstruktion mit einer reibungsoptimierten Kombination aus thermoplastischen Elastomeren und Kunststoffen sowie dem Herstellungsprozess.

Kettensegment mit Elastomergelenk

Schneekanonen sind aufgrund der zunehmend milden Winter für Mittelgebirgsregionen und die mittleren Lagen der Alpen kein Garant mehr für Wintersport. Die gewebebasierten Schneeersatzmatten von Mr.Snow bilden eine witterungsunabhängige Alternative. Die Besonderheit dieser Neuentwicklung liegt in der schneeimitierenden Kunststoff-oberfläche, die durch den geringen Reibungswiderstand und eine offene Struktur sowohl mit Schlitten als auch mit Ski und Snowboard befahren werden kann. Die Modulbauweise ermöglicht es, die Matten bei Bedarf, z.B. bei Events oder wenn es an Schnee mangelt, schnell und einfach zu installieren.

Rodeln und Skifahren auf Kunststoffgewebematten von Mr. Snow GmbH

Fördersysteme mit Gleitketten aus Kunststoff sind ein wesentlicher Bestandteil von Produktionsprozessen und immer wieder Gegenstand von Weiterentwicklungen.

In dem Projekt EniProd der Professur Fördertechnik und weiteren Partnern konnten die mechanischen Eigenschaften der Kunststoffgleitketten wesentlich verbessert werden. Die positiven Ergebnisse basieren auf der Integration von endlosfaserverstärkten Einlegeteilen in die spritzgegossenen Kettenglieder. Durch die Faserbauteile und deren feste Anbindung an den Kunststoff wurden die Steifigkeit und Festigkeit der Kette drastisch erhöht.

Darüber hinaus wurde die Verschleißfestigkeit der reibungsbelasteten Bauteile durch Kohlenstoff- und Kohlenstoff-Stickstoffbeschichtungen deutlich erhöht. Der hohe Verschleißwiderstand dieser Schichten ist besonders auf deren härte und die hohe Schichtfestigkeit zurückzuführen. Die Beschichtung erfolgte mittels des Magnetron-Sputter-Verfahren auf die Gleitflächen der Kette.

Gleitkette aus Kunststoff im Führungsprofil und Kettenglied mit endlosfaserverstaerkten Einlegern


Gleitoberfläche des Kettengliedes mit Verschleißschutzschichten aus amorphem Kohlenstoff

Bei Kunststoff-Kunststoff-Reibpaarungen wirkt sich die Oberflächengestalt drastisch auf das Reibungs- und Verschleißverhalten aus. Durch die gezielte Modifikation der Reibflächen durch Strukturen wird die Kontaktfläche reduziert. Bestimmte Strukturformen sowie deren Dimension und die Abstände der Struktursegmente zueinander bewirken eine enorme Reduzierung der Reibungs- und Verschleißkennwerte.

Spritzgegossene Oberfläche mit Halbkugelstruktur