Perfekt verbunden ohne Spannungen Elastomergebundene Magnete
Kunststoffgebundene Magnete, die im Spritzgussverfahren hergestellt und auf einen Träger aufgebracht werden, stoßen bei manchen Anwendungen an ihre Grenzen: Der Materialschwund beim Erstarren der Masse sowie unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten könne
Ob in Motorgetrieben und Nockenwellen in der Automobil- und Zulieferbranche, als Drehgeber in der Haustechnik und im Maschinenbau, in Polrädern und Kugellagern oder Pneumatikund Hydraulikzylindern: Magnete übernehmen in zahlreichen industriellen Anwendungen wichtige Aufgaben. Sie helfen unter anderem dabei, Positionen, Geschwindigkeiten, Drehzahlen, Winkel und Lagen zu erkennen und zu erfassen. Oft kommen dafür kunststoffgebundene Magnete zum Einsatz, bei denen Magnetpulver in ein thermoplastisches Grundmaterial wie Polyamid (PA) oder Polyphenylensulfid (PPS) eingebracht wird. Dieses Compound wird anschließend direkt auf den in der Regel metallischen Träger aufgespritzt.
Dabei kann es jedoch in einigen Fällen zu Problemen kommen – denn der bei hohen Temperaturen aufgebrachte Kunststoff zieht sich beim Erkalten zusammen, und das führt zu einem Materialschwund. Dies ist wiederum die Ursache für innere Spannungen im Magneten und bedeutet, dass dieser nicht optimal am Träger haften bleibt. Auch unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten von Magnet- und Trägermaterial können die Verbindung und damit die Funktion der Baugruppe beeinträchtigen, insbesondere in Anwendungen mit großen Temperaturschwankungen. Ein zusätzliches Verkleben des Magneten ist zwar eine naheliegende Lösung, bedeutet allerdings auch einen Mehraufwand und führt nicht immer zu einem optimalen Ergebnis.
Hohe Elastizität und chemische Verbindung
Eine deutlich bessere Alternative sind in diesen Fällen elastomergebundene
Magnete. Auch hier sorgt ein Magnetpulver für die gewünschte magnetische Wirkung. Dieses wird jedoch nicht in einen thermoplastischen Kunststoff, sondern in ein synthetisches Elastomer wie etwa hydrierten oder nicht hydrierten Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (HNBR, NBR) eingebracht. Diese Materialien sind gegenüber thermoplastischem Kunststoff deutlich elastischer. Außerdem geht das Elastomer beim Aufbringen auf das Trägermaterial mit diesem eine chemische Verbindung ein. Das ermöglicht einen besonders zuverlässigen und festen Halt ohne innere Spannungen im Magneten. Auch weisen Elastomere eine hohe Schlagzähigkeit auf und sind äußerst beständig gegenüber einer Vielzahl von Medien, etwa Schmierstoffen und Chemikalien. Die Temperaturbeständigkeit liegt je nach Material bei bis zu 180 Grad Celsius. Risse durch Aufweitung bei der Montage
sind dank der hohen Elastizität so gut wie ausgeschlossen.
Verschiedene Magnetisierungsarten möglich
Ein weiterer Vorteil elastomergebundener Magnete ist die hohe Homogenität des Grundmaterials. Dies erlaubt eine besonders genaue Magnetisierung – ideal für Anwendungen, in denen es auf Präzision ankommt. Anisotrope Magnete sind mit einer typischen Remanenz von 230 Millitesla herstellbar. Die Magnetisierung erfolgt in der Regel vielpolig am Umfang oder sektorenförmig, weitere Magnetisierungsarten sind jedoch bei Bedarf ebenfalls möglich. Die minimale Polbreite liegt bei etwa einem Millimeter.
Die MS-Schramberg GmbH & Co. KG, einer der europaweit führenden Hersteller von Permanentmagneten und Baugruppen, hat deshalb elastomergebundene Magnete in ihr Produktportfolio aufgenommen. Das Unternehmen mit Sitz in Schramberg im Schwarzwald entwickelt und realisiert kundenspezifische Artikel für Anwendungen in verschiedenen Branchen – etwa Automotive, Heizung und Klima, Elektro- und Automatisierungstechnik sowie im Maschinenbau. „Wir unterstützen unsere Kunden bei der mechanischen und magnetischen Auslegung ihrer Bauteile und verfügen über die Möglichkeiten der magnetischen, mechanischen und thermischen Simulation“, beschreibt Heinz Schell, Key Account Manager bei MS-Schramberg. „Auch die Herstellung der benötigten Magnetisierspulen und Werkzeuge sowie die für die Fertigung geeignete Automatisierung erfolgt bei uns im Haus. Anwender profitieren von unserem über Jahrzehnte angesammelten Know-how und unserer umfassenden Beratungskompetenz.“
Neue Materialien für mehr Einsatzmöglichkeiten
Durch den Einsatz elastomergebundener Magnete kann MS-Schramberg das Anwendungsspektrum seiner Produkte deutlich erweitern. Sie eignen sich zum Beispiel, wenn Thermoplast-Magnete aufgrund des Schwunds nicht direkt in Hülsen gespritzt werden können oder wenn Ringmagnete aufgrund von Rissbildung nicht direkt auf das Trägermaterial aufgespritzt, sondern verklebt werden müssen. Auch wenn eine hohe Genauigkeit der Polteilung gefordert ist oder sich die Ausdehnungskoeffizienten von Trägermaterial und Magnet stark unterscheiden, sind Elastomere eine funktionale Lösung. In manchen Fällen können durch ihren Einsatz auch andere Trägermaterialien gewählt werden, die das Bauteil in der Herstellung günstiger machen. Damit bieten elastomergebundene Magnete in einer Vielzahl von Szenarien ein erhebliches Optimierungspotenzial. (anm) ■