4 August 2014

Zusammenspiel von Design und Werkstoff

Bio- basiertes Polymer unterstützt Bionik

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Bionische Formteilgestaltung des Ventilatorflügels von ZIEHL-ABEGG mit optimierter Geometrie zur Reduzierung von Antriebsenergie und Geräusch (Bildnachweis: ZIEHL-ABEGG).

Die AKRO-PLASTIC GmbH, seit mehr als 25 Jahren Spezialist für innovative und Anwendungsorientierte Kunststoffcompounds, hat in Zusammenarbeit mit der ZIEHL-ABEGG SE für die Anwendung „bionischer Bio-Ventilator“ ein AKROMID® S Compound auf der Basis von Polyamid 6.10 entwickelt.

AKROMID® S, das PA 6.10 Compound aus dem Hause AKRO-PLASTIC, erfüllt die gängige Definition eines Biokunststoffs. Es besitzt einen bis zu 70 %-igen biogenen C-Anteil. Rizinusöl aus den Samen des Wunderbaumes bildet die Grundlage für Sebacinsäure, die hierbei als Basis für den nachwachsenden Rohstoffanteil des Polymers fungiert. PA 6.10 ist nicht biologisch abbaubar. Bei der Verwendung von technischen Kunststoffen ist diese Eigenschaft absolut unerwünscht, da hier bei einer hohen Lebensdauer des Endproduktes eine ebenso hohe Beständigkeit der Materialien gefordert ist, die ein abbaubarer Kunststoff nicht erfüllen kann.

Durch die Nutzung pflanzlicher Rohstoffe, die der Umwelt in ihrer Wachstumsphase bereits CO2 entzogen haben, fällt die CO2 Bilanz dieses Werkstoffes in Summe günstiger aus als bei Polymeren auf Basis fossiler Rohstoffe.

ZIEHL-ABEGG hat im Bereich der Lüftungstechnik schon früh die Vorteile der Bionik erkannt und die daraus erworbenen Erkenntnisse konsequent in der Formgestaltung ihrer neuen Ventilatorgeneration umgesetzt. Dabei orientiert sich die Flügelgeometrie am Vorbild eines Eulenflügels und reduziert damit das Ventilatorgeräusch.

Die Bionik, die sich mit Konstruktionslösungen nach dem Vorbild der Natur auseinandersetzt sorgt dafür, dass immer bessere Lösungsmöglichkeiten für technische Konstruktionsaufgaben bestehen. Neben Leichtbau durch Materialreduktion, hohen mechanischen Festigkeiten durch Verstrebungen an den notwendigen Stellen, Reduktion von Kerbwirkungen aufgrund spezieller Kerbgeometrien u.a.m. ergeben sich diverse Lösungen anhand der hieraus abgeleiteten Kenntnisse. So entstand der Axialventilator der neuesten Generation aus dem Hause ZIEHL-ABEGG aus Polyamid 6.10 von AKRO-PLASTIC.

Während die Kenntnisse zu mechanischen Festigkeiten die Langlebigkeit einer Konstruktion sicherstellen, sind weitere Erkenntnisse aus dem strömungstechnischen Bereich für Ventilatorflügel notwendig.

PA 6.10 hat gegenüber Standard-Polyamiden wie PA 6 und PA 6.6 Vorteile in Bezug auf geringere Wasseraufnahme, bessere chemische Beständigkeit sowie eine geringere Dichte.

So ergeben sich bei den Ventilatoren von ZIEHL ABEGG folgende Vorteile bei Verwendung dieses Werkstoffes:

  • Bis zu 6 % reduziertes Bauteilgewicht
  • Geringerer Einfluss der Feuchte auf die mechanischen Eigenschaften
  • Höhere Maßkonstanz
  • Bis zu 60 % CO2 Ersparnis bezogen auf den Anteil des Polyamid

Die mechanischen Eigenschaften von AKROMID® S, verstärkt mit 30 % Glasfaser, sorgt dafür, dass auch bei höheren Drehzahlen ein sicherer Betrieb des Ventilators möglich ist. Bei diesem Glasfasergehalt werden zudem hervorragende Oberflächen erreicht. Dies ist nicht zuletzt auch das Ergebnis der im Verarbeitungsprozess angewandten Verfahrenstechnologie. Die hier eingesetzten knetblockfreien Doppelschneckenextruder der Schwesterfirma FEDDEM GmbH & Co. KG, Sinzig, sorgen für eine schonende Dispergierung. Die eingearbeiteten Glasfasern werden bei diesem schonenden Compoundierverfahren nicht so stark in der Länge reduziert, was erhöhte Werte in Zugfestigkeit und Schlagzähigkeit erreichen lässt.

Die bionischen Ventilatoren werden zukünftig in der Kältetechnik (Kühlkette für Lebensmittel bis zum Supermarkt), in Heizungen, Wärmepumpen und zur Elektronikkühlung (Rechenzentren, Schaltschrank- und Umrichterkühlung) ihren Einsatz finden. In diesen Bereichen sorgen sie dafür, dass neben einem ressourcenschonenden Werkstoffeinsatz auch die Geräuschemission deutlich reduziert wird. Das umweltfreundliche bionische Konzept von ZIEHL-ABEGG wurde in verschiedenen Wettbewerben und durch Auszeichnungen honoriert

Source: AKRO-PLASTIC GmbH, Pressemitteilung, 2014-07-31.

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