Lager für die Umwelt

Im vergangenen Jahr hat NSK den weltweit ersten Biokunststoffkäfig für Wälzlager vorgestellt. Jetzt präsentiert das Unternehmen das erste Produktprogramm mit Käfigen, die aus erneuerbaren Ressourcen hergestellt werden. Sie werden für die Rillenkugellager der Baureihen 60 und 62 lieferbar sein, die u.a. in Lüftermotoren von Klimaanlagen zum Einsatz kommen. In Zukunft wird NSK dieses Produktportfolio und die damit verbundenen Anwendungsmöglichkeiten weiter ausbauen und damit den OEMs, die umweltfreundliche Produkte entwickeln, eine Alternative zu konventionellen Käfigmaterialien bieten.

Die Herstellung von Lagerkäfigen aus einem Kunststoff, der aus erneuerbaren Biomassequellen (hauptsächlich Pflanzen) gewonnen wird, ermöglicht eine deutliche Senkung der produktspezifischen CO₂-Emissionen über den gesamten Lebenszyklus. Im Vergleich zu herkömmlichen, aus fossilen Brennstoffen hergestellten Kunststoffkäfigen liegt die CO₂-Reduzierung bei 91 %. Damit leisten der Hersteller und auch der Anwender einen Beitrag zum Klimaschutz.

Bislang eigneten sich Bauteile aus Biokunststoff nicht für solche Anwendungen, weil ihre Wärmbeständigkeit zu gering war. Das von NSK ausgewählte Käfigmaterial hält jedoch, wie Dauertests bestätigten, Betriebstemperaturen von bis zu 120 °C stand.

Die Anwendung der Käfige in Lüftermotoren von Klimaanlagen hat NSK u.a. deswegen ausgewählt, weil dieser Markt auch in Europa wachsen wird und die Hersteller bestrebt sind, durch Zulieferkomponenten mit möglichst schmalem CO₂-Fußabdruck ihre Nachhaltigkeitsbilanz zu verbessern.

Wälzlager sind eine Schlüsselkomponente in den Lüftermotoren von Klimaanlagen. Viele Hersteller nutzen hier die NSK Rillenkugellager der Serien 60 und 62. Nun können sie die weltweit ersten Käfige aus 100% Biokunststoff einsetzen, die dem Massenmarkt zur Verfügung stehen, und die Ökobilanz ihrer Produkte verbessern.

Der Einsatz moderner CAE-Technologie im Entwicklungsprozess ermöglichte es den NSK-Konstrukteuren schon im Vorfeld, die Dimensionierung der Käfige zu optimieren, deren Verformung im Betrieb zu berechnen und die Eignung vorhandener Formwerkzeuge zu überprüfen. Außerdem konnten in der rechnergestützten Simulation zentrale Eigenschaften wie Festigkeit und Lebensdauer bewertet werden. Der „digitale Zwilling“ der Biokunststoffkäfige wurde insbesondere genutzt, um die Belastungseigenschaften des Käfigs unter Betriebsbedingungen zu ermitteln.

Gestützt auf diese Simulationsergebnisse, konnten die NSK-Entwickler innerhalb kurzer Zeit die Eigenschaften der Käfige in der Prototypenphase weiter verbessern. Durch die parallele und iterative Optimierung des digitalen Zwillings (durch Simulation) und der realen Prototypen (in praxisnahen Testreihen) konnte NSK die Entwicklungszeit der Käfige im Vergleich zur traditionellen Vorgehensweise auf ein Drittel der Zeit verkürzen.

Von Wälzlagern für Lüfterantriebe von Klimaanlage wird neben hoher Zuverlässigkeit auch geringe Geräuschentwicklung und minimale Reibung erwartet. Tests von NSK bestätigen, dass die Lager aus Biokunststoffkäfig ein gleichwertiges Geräusch- und Reibungsverhalten aufweisen wie herkömmliche Käfige aus Polyamid 66.

Außerdem weist der neue Käfig eine ähnliche Festigkeit, Wärmebeständigkeit, Fettbeständigkeit und Schweißnahtfestigkeit wie Polyamid 66 auf. Ebenso vergleichbar sind Steifigkeit, Ermüdungsfestigkeit, Kriechbeständigkeit und Schlagfestigkeit. 

NSK wird den Einsatz von Biokunststoffen in Produkten für andere Anwendungsbereiche, z. B. für die Automobilindustrie, weiter ausbauen. Damit verfolgt das Unternehmen das Ziel, die Kohlenstoffemissionen weiter zu reduzieren und einen Beitrag zur Schaffung einer CO₂-neutralen Gesellschaft zu leisten.