3M Technical Ceramics
Zweigniederlassung der 3M Deutschland GmbH

3M™ Reibwerterhöhende Scheiben für Kraftübertragung & Verbindungstechnologie

Für die Übertragung hoher Momente und Scherkräfte über Schraubverbindungen bieten 3M™ Reibwerterhöhende Beschichtungen eine einfache, zuverlässige und Platz sparende Alternative zu herkömmlichen Lösungen, die größer dimensionierte Verschraubungen oder teuer und kompliziert herzustellende formschlüssige Verbindungen erforderlich machen.

Einsatzbereiche und Anwendungen

Die überlegenen Eigenschaften von  3M™ Reibwerterhöhende Beschichtungen bewähren sich bei Automobilanwendungen, Windenergie-Anwendungen, bei Verschraubungen in Maschinenbau und industriellen Anwendungen, zum Beispiel: Zentralverschraubungen an Kurbel- und Nockenwelle vibrationsbeständige und dauerfeste Flanschverbindungen Leistungssteigerung von Bauteilen und -gruppen ohne Änderung der Grundkonstruktion einfache und sichere Gehäusebefestigungen Für diese und viele andere Einsatzgebiete bieten 3M™ Reibwerterhöhende Beschichtungen einfache, zuverlässige und für den Kunden maßgeschneiderte Lösungen, die günstige Konstruktionen mit hoher Leistungsdichte ermöglichen. Die 3M™ Chemisch Nickel Dispersionsschichten dienen der Reibungserhöhung, der Verschleißminimierung und dem ästhetischen Schutz von Oberflächen. So lassen sich zum Beispiel im Werkzeugmaschinenbau, Schiffsmotorenbau, Windkraftanlagenbau und Wasserkraftanlagenbau, Turbinenbau oder Profiliermaschinenbau Standzeiten verlängern und Serviceintervalle sowie Stillstandzeiten reduzieren. 3M™ bietet verschiedene Chemisch Nickel Dispersionsschichten an, die selbstverständlich in zertifizierten Prozessen (DIN ISO 9001, DIN EN ISO 14001, TS 16949) gefertigt werden.

Oberflächenstruktur von 3M™ Reibwerterhöhenden Scheiben
Oberflächenstruktur von 3M™ Reibwerterhöhenden Scheiben
3M™ Reibwerterhöhende Schreiben in unterschiedlichsten Ausführungen
3M™ Reibwerterhöhende Schreiben in unterschiedlichsten Ausführungen
Exemplarischer Einsatz von 3M™ Reibwerterhöhende Scheiben
Exemplarischer Einsatz von 3M™ Reibwerterhöhende Scheiben

Kostenlose Beratung für die gewerbliche und industrielle Anwendung

0831 / 822996190
Geschäftszeiten Mo - Fr 9:00 - 16:00 Uhr

3M™ Reibwerterhöhende Scheiben

Mit 3M™ Reibwerterhöhenden Scheiben eröffnen sich vielfältige Möglichkeiten, leichtere und kompaktere Konstruktionen zu realisieren, ohne dabei Kompromisse bei Kraftund Drehmomentübertragung eingehen zu müssen.

Eigenschaften

  • Deutlich erhöhter statischer Reibwert
  • Ölfilm beeinflusst die Funktion von 3M™ Reibwerterhöhenden Scheiben nicht
  • Problemlose Nachrüstung möglich
  • Vermeidung von Passungsrost
  • Höchstes Maß an Reproduzierbarkeit
  • Gute Korrosionsbeständigkeit
  • Gute Erkennbarkeit durch optionale Einfärbung
  • Foliengeometrie gemäß Kundenspezifikation

Anwendung

Kraftschlüssige Verbindungen wie 

  • Flanschverbindungen
  • Stirnpressverbände
  • Schraubverbindungen
  • Befestigungssysteme
  • Welle-Nabe-Verbindungen

Lagerung

Trockene Lagerung wird empfohlen

Verarbeitung

Beim Einsatz von 3M™ Reibwerterhöhenden Scheiben sind folgende Punkte zu beachten:

  • Verschmutzung kann die Funktionaltiät der Beschichtung negativ beeinflussen.
  • Knicken der Folie führt zur Beschädigung der Schicht.
  • Die Rautiefen Rz der Gegenflächen müssen gemäß den Angaben im technischen Datenblatt gewährleistet werden, um maximale Wirkung zu erzielen.
  • Eine Flächenpressung von mindestens 50 MPa wird empfohlen.
  • Bei der Auslegung der Verbindung ist darauf zu achten, dass die zu verbindenden Fügepartner vollflächig aufliegen.
  • Der sich einstellende statische Reibwert ist von einer Vielzahl von Parametern abhängig. Deshalb werden immer Anwendungstests empfohlen, bei denen 3M Technical Ceramics unterstützt.

Montage

Bei der Montage der Verbindung drücken sich die Diamantpartikel in die weichere Gegenfläche ein. Zwischen den Bauteilen entsteht so ein Mikroformschluss (Abb. 1 und Abb. 2). Die Haupteinflussparameter auf diesen Mikroformschluss und damit auf den erreichbaren statischen Reibwert, sind neben den Werkstoffen der Fügepartner deren Oberflächenrauhigkeit sowie die Flächenpressung im Fügespalt. Abb. 3 zeigt typische statische Reibwerte für unterschiedliche Werkstoffkombinationen mit und ohne 3M™ Reibwerterhöhenden Scheiben.

Tribosystem mit 3M™ Reibwerterhöhender Scheibe
Abb. 1: Tribosystem mit 3M™ Reibwerterhöhender Scheibe
Kontaktfläche einer reibschlüssigen Verbindung mit 3M™ Reibwerterhöhender Scheibe nach Montage und Demontage
Abb. 2: Kontaktfläche einer reibschlüssigen Verbindung mit 3M™ Reibwerterhöhender Scheibe nach Montage und Demontage
Ergebnisse von Versuchsreihen zum statischen Reibwert (dunkle Balkendiagramm­ Bereiche kennzeichnen die Streuung)
Abb. 3: Ergebnisse von Versuchsreihen zum statischen Reibwert (dunkle Balkendiagramm­ Bereiche kennzeichnen die Streuung)

Automobilanwendungen

Eigenschaften

Besonders in der Automobilindustrie geht der Trend zu kompakteren, einfacheren und leichteren Konstruktionen, die aber nichtsdestotrotz absolut zuverlässig sein müssen. Typische Beispiele hierfür sind Stirnpressverbindungen mit Zentralschraube an Kurbelwellen, Nockenwellen und Ausgleichswellenmodulen sowie Welle­Nabe­Verbindungen. Der Ruf nach maximaler Leistungsdichte, d. h. die übertragung immer größerer Kräfte und Momente in immer kompakteren, leichteren Konstruktionen stellt eine große Herausforderung für die Konstrukteure dar. In reibschlüssigen Verbindungen begrenzt der statische Reibwert die übertragbaren Kräfte und Drehmomente. Reibungserhöhende Beschichtungen ermöglichen es, diese Grenzen zu verschieben. Bei der Auslegung von reibschlüssigen Verbindungen können physikalische Parameter wie Hauptabmessungen und Flächenpressung meist nur in einem engen Bereich variiert werden. Die Kraftübertragung in diesen Verbindungen ist deshalb im Wesentlichen durch den statischen Reibwert zwischen den zu fügenden Komponenten begrenzt. Viele Anwendungen erfordern jedoch ein deutlich erhöhtes Niveau der Kraft- und Drehmomentübertragung. Deshalb müssen neue Wege gefunden werden, um die Belastbarkeit solcher Verbindungen zu erhöhen. Ein zielführender Ansatz ist die Aufbringung einer reibungserhöhenden Nickel­Diamantbeschichtung auf dünne Stahlfolien, die dann zwischen die Verbindungspartner eingelegt werden. Abhängig von anderen Anwendungsfaktoren können so statische Reibwerte > 0,6 erreicht werden, die eine übertragung entsprechend höherer Kräfte und Momente ermöglichen.

Anwendung

Mit 3M™ Reibwerterhöhenden Scheiben können auf eine einfache und kostengünstige Weise ohne konstruktive änderung der Verbindung bis zu vier Mal höhere Drehmomente reibschlüssig sicher übertragen werden. Aktuell in Serie sind eine Vielzahl von Motorenanwendungen hauptsächlich in Kurbelwellenverbindungen, Nockenwellen und Ausgleichswellenmodulen. Weitere Anwendungsgebiete sind Lenkung, Fahrwerk, Getriebe und Karosserie. Namhafte Automobilfirmen wie Audi, BMW, Chrysler, Daimler, Ford, GM, Mazda, Porsche, Volvo und VW bauen auf 3M™ Reibwerterhöhende Scheiben in ihren Konstruktionen. Bereits heute sind Millionen von 3M™ Reibwerterhöhenden Scheiben auf der Straße unterwegs. Neben Automobil­Anwendungen werden 3M™ Reibwerterhöhende Scheiben auch noch in einer Vielzahl von anspruchsvollen Anwendungen im Motorsport erfolgreich eingesetzt.

Windenergie-Anwendungen

3M™ Reibwerterhöhende Scheiben und Beschichtungen bieten eine zuverlässige Lösung, wenn es darum geht, den Reibwert in Schraub- oder Welle-Nabe-Verbindungen zu erhöhen. Sie ermöglichen höhere potenzielle Belastungen und Drehmomente bei kompakten und leichteren Konstruktionen.Technisch-wirtschaftliche AnforderungenIm Windenergiesektor sind, wie in vielen anderen Branchen auch, aus technischen und wirtschaftlichen Gründen folgende Trends in den Anforderungen für die Komponenten zu erkennen:

  • Höhere Leistungsdichte: Immer höhere Belastungen bei reduziertem Gewicht und Bauraum
  • Montagefreundlichkeit
  • Lange Lebensdauer bei wartungsfreiem Betrieb
  • Zuverlässigkeit und Sicherheit
  • Kosteneffizienz

Um in reibschlüssigen Verbindungen, wie z. B. Flanschen oder Welle-Nabe-Verbindungen, höhere Belastungen übertragen zu können, müssen in der Regel die Komponenten oder Befestigungsmittel vergrößert werden. Dies wirkt sich wiederum negativ auf Größe, Gewicht und Kosten der Gesamtanlage aus. Ein besserer Ansatz besteht jedoch darin, mit der 3M™ Beschichtungs-Technologie eine Erhöhung des Reibwertes zwischen den Kompo- nenten anzustreben, statt die Bauteile zu vergrößern.Vorteile 3M™ Reibwerterhöhende Scheiben und Beschichtungen erhöhen die Reibung in der Verbindungsfläche zwischen zwei Komponenten bis zu einem Faktor 4 und erweitern so den Gestaltungsspielraum bei der Auslegung einzelner Bauteile und der gesamten Anlage. 3M™ Reibwerterhöhende Scheiben und Beschichtungen bieten eine einfache und doch überaus wirkungsvolle Lösung für die folgenden Anforderungen:

  • Erhöhung der übertragbaren Kräfte und Momente einer Verbindung
  • Verringerung der Bauteilgrößen und -gewichte
  • Gewichtsreduktion benachbarter Komponenten und der Gesamtanlage wird ermöglicht
  • Erhöhung des Sicherheitsfaktors
  • Kostenreduktion der Einzelkomponenten
  • Einfache Handhabung
  • Unempfindlichkeit gegenüber Schmierstoffen
  • Grundsätzlich wiederverwendbar nach Demontage
  • Einsatz ohne konstruktivem änderungsaufwand

Funktionsprinzip

Die Funktionalität von 3M™ Reibwerterhöhenden Beschichtungen basiert auf Diamantpartikeln de nierter Größe und Verteilung, die aus einer Chemisch-Nickel- Matrix herausragen. Die Beschichtung wird entweder auf dünne Stahlfolien oder direkt auf die Ober äche eines der Fügepartner aufgebracht. Bei der Montage der Komponenten drücken sich die Diamanten in die Gegen ächen ein und erzeugen so einen Mikroformschluss. Mit dieser Methode können statische Reibwerte von > 0,6 erreicht werden, d. h. abhängig von den Anwendungsparametern können bis zu einem Faktor 4 höhere Lasten sicher und reproduzierbar durch die Verbindung übertragen werden.

Anwendungen

Typische Beispiele für Anwendungen im Windenergie- bereich sind Flansche und andere Verbindungenim Antriebsstrang, Verschraubungen am Maschinen- träger sowie Befestigung von Lagern, Bremsen und anderen Komponenten. Bei Welle-Nabe-Verbindungen und Drehmomentbegrenzern werden die Komponenten üblicherweise direkt beschichtet. Das Herstellungsverfahren ist nach ISO TS 16949 zerti ziert und entspricht damit den strengen Vorgaben für Automobilanwendungen.Bis heute werden 3M™ Reibwerterhöhende Scheiben und Beschichtungen bereits millionenfach in der Auto- mobilindustrie und verschiedenen anderen Branchen eingesetzt. Auch vom Germanischen Lloyd wurden 3M™ Reibwerterhöhenden Scheiben für verschiedene Materialpaarungen und Anwendungsparameter zerti ziert und sind somit für einen Einsatz im Bereich Windkraft vielseitig verwendbar.

3M Leichtbau

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