Durch einen innovativen Werkstoff erhöht der Miniaturkugellager-Spezialist GRW die Lebensdauer von Kugellagerkäfigen. Vor allem Hersteller von Dental- und Medizingeräten sollen von der längeren Haltbarkeit profitieren.
Einen Meilenstein in der Entwicklung von Käfigen für Miniaturkugellager hat die GRW Gebr. Reinfurt GmbH & Co. KG aus dem fränkischen Rimpar gesetzt: Mit Hilfe des innovativen Werkstoffes PAI-PTFE-cg erhöht der Produzent von Miniaturkugellagern die Lebensdauer von Kugellagerkäfigen um den Faktor fünf. Hersteller von Dentalgeräten könnten sich durch den Einsatz dieser Produkte mit längerer Lebensdauer nachhaltig vom Wettbewerb differenzieren.
Die Innovation des neuen Werkstoffes besteht darin, elektronenbestrahltes Polytetrafluorethylen (PTFE) über reaktive Extrusion an das Hochleistungspolymer Polyamidimid (PAI) anzukoppeln. Durch die homogene und dichte Verteilung des PTFE im Grundpolymer wird ein konstant niedriger Reibverlauf erreicht. Im Gegensatz zu physikalisch gemischten Materialsystemen verbessert sich mit den so entstandenen chemischen Bindungsgruppen das Elastizitätsverhalten des Materials, und der abrasive Verschleiß geht deutlich zurück.
Davon profitieren sollen insbesondere Geräte aus der Dental- und der Medizintechnik, die hohen Anforderungen genügen müssen: Hohe Drehzahlen, außerordentliche Belastungen und hohe lagerinterne Spitzentemperaturen sind hier die Regel, hinzu kommen die große Beanspruchung durch Hygienebehandlungen sowie durch eine bereits nach kurzer Zeit eintretende Mangelschmierungssituation.
Die verbesserten Eigenschaften der neuen Kugellagerkäfige hat das Entwicklungsteam von GRW in Tests nachgewiesen. Dazu wurden an einem automatisierten Turbinenprüfstand die durch den Zahnarzt auf das Bohrwerkzeug des Dentalinstruments aufgebrachten Kräfte mit einem Belastungszylinder simuliert. Das Ergebnis: Kugellagerkäfige aus PAI-PTFE-cg weisen eine fünfmal höhere Lebensdauer auf als Standardkäfige.
Die deutliche Überlegenheit von PAI mit chemisch gekoppeltem PTFE zeigt sich gerade im Trockenlauf. Während Testturbinen mit Standardlagern bereits einige Minuten nach dem Erreichen der Leerlaufdrehzahl ausfallen, erzielen die Versuchslager mit dem neuen Käfigwerkstoff im Trockenlauf eine Lebensdauer von 10 bis 15 Stunden.
Mit dem innovativen Werkstoff hat die GRW die Grundlage für die Entwicklung von Dentalinstrumenten mit einer sehr viel höheren Verfügbarkeit gelegt. Von den Vorteilen der Technologie sollen auch Hersteller aus anderen Anwendungsbereichen profitieren.
Dipl.-Ing. Herbert Niedermeier Leiter Produktentwicklung, GRW, Rimpar
Lebensdauertest
Mit dem Dentalprüfstand Orakel3 von GRW, der jetzt in seiner dritten Generation verfügbar ist, können die Hersteller von zahnärztlichen Geräten die Haltbarkeit ihrer Dentalturbinen und Schnelllaufwinkelhandstücke bereits während der Entwicklung unter praxisnahen Bedingungen testen. An dem modular aufgebauten Gerät lassen sich individuell Belastungszyklen und Ausfallkriterien konfigurieren – so kann der Dentalgerätehersteller die Lebensdauer seiner Produkte zielgerichtet optimieren. Dies trägt dazu bei, die Entwicklungszeiten neuer Handstückgenerationen zu verkürzen.
Das Konzept: Die Belastungseinheit kann Kräfte im Bereich von 0,1 bis 6 N auf das Bearbeitungswerkzeug des Dentalhandstücks übertragen. Das Belastungsprofil ist hinsichtlich des Kraft- und Zeitverlaufs frei programmierbar. Als Beurteilungskriterium für den Ausfallzeitpunkt dienen die Leerlaufdrehzahl bei Dentalturbinen (detektierbar bis 600 000 min-1) beziehungsweise Temperatur oder Stromaufnahme bei motorisch angetriebenen Instrumenten.
Mit seinen kompakten Maßen von 250 mm x 400 mm x 600 mm passt der Prüfstand in jedes Labor. Gesteuert wird er über einen handelsüblichen PC mit Windows-Oberfläche, der pro USB-Port bis zu zehn Prüfmodule verwalten kann. Die ermittelten Werte werden automatisch in die mitgelieferte Auswertungssoftware übertragen. Sie ermöglichen schlüssige und praxisnahe Beurteilungen des Produktes. Auf Anfrage erstellt GRW ein kundenspezifisches Anforderungsprofil und erarbeitet ein maßgeschneidertes Prüfkonzept.
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