Kugellager aus Metall, Kunststoff, Keramik – wann nehme ich welches?

Patrick Czaja | 18. November 2019

Die Auswahl des richtigen Werkstoffs für Kugellager ist nicht immer leicht. In diesem Beitrag erfahren Sie in einer kurzen Zusammenfassung, ob und wann Kugellager aus Metall, Kunststoff oder Keramik in Frage kommen.

Grenzen der Kugellager aus Metall

Kugellager aus Metall werden hauptsächlich in den meisten Anwendungen des klassischen Maschinenbaus verwendet. Sie liegen hinsichtlich der weltweiten Absatzmengen auf Platz 1 und eignen sich für eine Vielzahl an unterschiedlichen Maschinenbauanwendungen. Jedoch stößt man immer dann an die Einsatzgrenze, wenn neben Lastaufnahme und Drehzahl weitere Anforderungen an das Lager gestellt sind. Dies bezieht sich beispielsweise auf verschiedene Branchen wie die Lebensmittelindustrie oder Medizintechnik. Hier sind Eigenschaften wie die Eignung zum Kontakt mit Lebensmitteln oder die Eignung zur Verwendung im Reinraum entscheidend. Dazu wird von Anlagenherstellern oftmals eine Lebensmittelzertifizierung nach EU-Norm 10/2011 oder nach FDA (Amerikanische Behörde: Food and Drug Administration) gefordert.

Kunststoff und seine Vorteile

Der Vorteil von Kunststoffen liegt in der Materialvielfalt. Somit lassen sich für die unterschiedlichsten Anwendungen verschiedene Basispolymere wählen, welche hinsichtlich ihrer Eigenschaften genau für die Anwendung geeignet sind. So haben sich in den letzten Jahren die Basispolymere wie POM (Polyoxymethylen), PP (Polypropylen), PEEK (Polyetheretherketon) sowie weitere Kunststoffe etabliert. Kugellager aus Kunststoff können für folgende Branchen und Anwendungen geeignet sein:

• Lebensmittelindustrie (Vorteil Lebensmittelkontakt)
• Medizintechnik (Vorteil FDA Konformität)
• Chemieindustrie (Vorteil Chemikalienbeständig)
• Textilindustrie (Keine Staub- und Schmutzanhaftung)
• Vakuum / hohe Temperaturen (Keine Zerstörung des Schmiermittels)
• Sonderanwendungen wie MRT (Magnetresonanztomographie) oder Metalldetektoren (Vorteil Metallfrei)

Keramiklager für extrem hohe Temperaturen

Für Kunststoffe und Keramiken wirken wässrige Medien wie Schmierstoffe. Bei passender konstruktiver Auslegung lassen sich die Reibwerte auf einem niedrigen Niveau um 0,1 oder sogar noch niedriger stabilisieren. Der Verschleiß ist sehr gering, sodass im Allgemeinen eine sehr lange Einsatzdauer erreicht wird. Hinsichtlich der Lastaufnahme und der erreichbaren Drehzahl, besitzen sowohl Kunststoffe als auch Keramiken Nachteile gegenüber Metallen. Unabhängig von der Vielzahl an Metall-Werkstoffe, besitzen Metalle eine gute Kombination aus Härte und Elastizität. Kunststoffe hingegen sind deutlich weicher und können sich (gerade unter hohen Temperaturen) schneller verformen. Keramiken sind zwar sehr hart, besitzen aber auch die niedrigste Elastizität und können unter Stoßbelastungen schnell brechen. Zudem ist die Wärmeableitung von Keramik und Kunststoff geringer als von Metall. Deshalb sind sie auch bezüglich der maximal realisierbaren Drehzahl eingeschränkt.

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