Polymerbeton - Eigenschaften

Im Bereich der Bearbeitungs- bzw. Werkzeugmaschinen herrscht ein ständiger Innovationsdruck. Immer weiter steigende Anforderungen an Präzision und Produktivität stellen die Maschinenhersteller vor immer neue Probleme.

In der Folge benötigen Maschinenhersteller einen Werkstoff, welcher sowohl die gewünschten technologischen Eigenschaften erfüllt, als auch flexibel eingesetzt werden kann und so dem Konstrukteur genügend Spielraum bietet, um gleichermaßen stabile und komplexe Bauteile entwickeln zu können.

So können durch die Verwendung von Polymerbeton große konstruktive Freiheiten erzielt werden, indem z.B. Medienleitungen, Kühlkanäle und Befestigungselemente direkt in das Material eingegossen werden können.

Im Vergleich zu den klassischen Konstruktionswerkstoffen bietet Polymerbeton aufgrund des hohen Dämpfungsgrades eine hohe dynamische Stabilität. Durch die geringe Wärmeleitfähigkeit und die große Wärmekapazität sind Bauteile aus Polymerbeton unempfindlicher gegen Verformungen, die durch kurzzeitige Temperaturschwankungen ausgelöst werden. Die gute thermische Stabilität ist existenziell für die Erzielung hoher Präzision insbesondere im Werkzeugmaschinenbau. 

Polymerbeton - auch Mineralguss oder Reaktionsharzbeton genannt - besteht im wesentlichen aus mineralischen Füllstoffen und einem Reaktionsharz als Bindemittel. Durch seine hervorragenden Eigenschaf- ten findet der Polymerbeton immer größere Verwendung im Maschinenbau. Insbesondere aufgrund der im Vergleich zu herkömmlichen Konstruktionswerkstoffen guten thermischen Eigenschaften, sowie der hervorragenden Materialdämpfung findet Polymerbeton Einsatz im Werkzeugmaschinenbau. 


Mechanische Eigenschaften von Polymerbeton

Die Mechanischen Kennwerte von Polymerbeton sind in der nachfolgenden Tabelle Aufgeführt:

 

Kennwerte von Polymerbeton
E-Modul 25-35 N/mm2
Druckfestigkeit 140-160 N/mm2
Biegefestigkeit 25-32 N/mm2
Zugfestigkeit 9-14 N/mm2
Dichte 2,3-2,5 g/cm3
Dampfung (log. dekr.) 0,032 103kg/ms
Poissonzahl 0,29

 

Die im Vergleich zu Grauguss und Stahl niedrigen Festigkeits- und Steifigkeitswerte werden beim Polymerbeton durch eine entsprechend größere Dimensionierung ausgeglichen.

Die wichtigste Eigenschaft des Polymerbetons ist das ausgezeichnete Dämpfungsverhalten. Dieses ist im Vergleich zu Grauguss ca. um den Faktor 16 besser. Die Abklingkurve des Polymerbetons sowie die eines Prüfkörpers aus Grauguss sind in der folgenden Abbildung dargestellt.

Vergleich der Abklingkurve von Grauguss und Polymerbeton


Verarbeitung von Polymerbeton

Bauteile aus Polymerbeton werden im Gussverfahren hergestellt.Durch das Einrühren des Harz-Härter-Systems in den mineralischen Füllstoff entsteht eine vergussfähige Masse.

Die Gießformen bestehen aus Aluminium, Stahl, beschichtetem Holz oder Kunststoff, welche vorher in einem mehrschichtigen Prozess mit Trennmittel versiegelt werden. Holzformen können aufgrund der hohen Belastungen beim Entformen allerdings nur für wenige Vergüsse verwendet werden.
Zur Entformbarkeit sind die Formen mehrteilig zu gestalten und Hinterschneidungen zu vermeiden. Konstruktiv ist darauf zu achten, dass die minimale Wandstärke des Bauteils in etwa den fünffachen Durchmesser des größten Gesteinskorn-Durchmessers nicht unterschreitet. 
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mehrteilige Aluminiumform für eine Zugprobe aus Polymerbeton

Zur Erzielung bestmöglicher Verdichtung sollte die Masse während und nach dem Eingießen gerüttelt werden. Durch das Rütteln sollen die Lufteinschlüsse minimiert und somit die mechanischen Eigenschaften verbessert werden. 

Ausgießmasse für Hohlquerschnitte (Stahl- und Aluminiumproflie)

Für viele Anwendungen ist es zu aufwändig Maschinen komplett aus Polymerbeton herzustellen, da große und aufwändige Formen hergestellt werden müssen.

Oftmals werden Maschinengestelle und Vorrichtungen daher aus Hohlprofilen konstruiert.
Leider weisen diese Profile neben den vielen Vorteilen einen entscheidenden Nachteil auf - das schlechte Schwingungsverhalten.

Da es bei vielen Anwendungen auf ein hohes Maß an Schwingungsdämpfung und den damit verbundenen ruhigen Lauf ankommt, haben wir auf Basis unseres Polymerbetons eine Ausgießmasse für Hohlprofilen entwickelt. So lassen sich Beispielsweise die Vorteile von Aluminiumprofilen oder Schweißkonstruktionen mit den hervorragenden Dämpfungseigenschaften des Polymerbetons kombinieren.

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ausgegossenes Aluminiumprofil mit Polymerbeton


Die Ausgießmasse wurde neben den guten mechanischen Eigenschaften auch hinsichtlich ihrer Verarbeitbarkeit optimiert. Dies ermöglicht einen einfachen Verguss, ohne spezielle Anlagen in nahezu jeder Umgebung. Für Beste Ergebnisse empfehlen wir, die Masse während des Vergusses zu rütteln um eine maximale Verdichtung zu erzeugen. Weitere Informationen zu unserer Ausgießmasse finden sie hier: