Eine Verpackungsanalyse für Dichtungen, die mit geringerer Nuttiefe, kleineren Bauteilen und engerem Montagezugang funktionieren müssen.

Ein kleineres Gehäuse bietet selten eine verbesserte Dichtung. Die Nut wird flacher, der Flansch dünner, die Befestigungselemente rücken weiter auseinander und Montagewerkzeuge sind schlechter zugänglich. Gleichzeitig benötigt die Anlage möglicherweise weiterhin denselben Druck, dieselbe Leckagegrenze und dieselbe Lebensdauer.

Die Dichtungen kompakter Anlagen sind wichtig, da sie im Schnittpunkt der neuen Anforderungen liegen. Ihr Querschnitt beeinflusst Nuttiefe, Anpresskraft, Toleranzempfindlichkeit und Handhabung. Eine Durchmesserreduzierung in der Zeichnung ohne Anpassung dieser Beziehung verringert in der Regel die Toleranz.

Die Rille verliert an Tiefe

Kleinere O-Ring-Konstruktionen bieten weniger Spielraum für Kompression und Volumenausgleich. Formgrate, Trennlinienabweichungen und Beschichtungsdicken beanspruchen einen größeren Teil des verfügbaren Platzes. Wenige Hundertstel Millimeter, die bei einer größeren Dichtung unproblematisch wären, können die Kompression verändern oder die Montage verhindern.

Das Parker O-Ring-Handbuch erklärt, dass die Kompression von der Anwendungsart und dem Querschnitt abhängt, und warnt davor, dass scharfe Kanten und eine gerollte Montage den Ring beschädigen können. Die Tabellen darin dienen als Konstruktionsrichtlinien und stellen keine Erlaubnis dar, die Toleranzen des jeweiligen Gehäuses zu ignorieren. [1]

Der Flansch verliert an Steifigkeit

Dünne Wände und weit auseinanderliegende Schrauben können sich unter Dichtungslast verbiegen. Erhöhter Anpressdruck zur Sicherung kann eine Kunststoffabdeckung verformen oder Unterdruckzonen zwischen den Befestigungselementen erzeugen. Finite-Elemente-Analysen können potenzielle Spalten lokalisieren, benötigen dafür aber ein realistisches Gummiverhalten und eine Bestätigung durch die Hardware.

Kompakte Dichtungslösungen verwenden häufig eine geformte Wulst, eine Haltedichtung oder einen starren Träger, um die Kraft gezielt dort einzusetzen, wo sie benötigt wird. Die Konstruktion sollte den Lastpfad vom Schraubendrehmoment über den Flansch bis zur Dichtlinie aufzeigen und definieren, wie viel Variation die Wulst aufnehmen kann.

Die Montage verliert Fingerplatz

Miniatur-Gummidichtungen sind schwer zu erkennen und lösen sich leicht. Mit einer Pinzette können Arbeitskanten beschädigt werden. Fett, das zur temporären Fixierung verwendet wird, kann Verunreinigungen anziehen oder das Materialverhalten verändern. Eine Einpressvorrichtung, ein integrierter Träger oder ein angeformter Positionierstift sind möglicherweise zuverlässiger als ein loser Ring.

Die Automatisierung allein löst das Problem nicht. Sehr dünne Dichtungen können sich durch statische Aufladung an Werkzeugen oder Verpackungen festsetzen. Sichtkontrast und Greiferzugänglichkeit sollten bereits vor der endgültigen Festlegung des Produktlayouts in die Bauteil- und Vorrichtungskonstruktion integriert werden.

Ein Dieselmodulgehäuse

Parker berichtet über eine Neukonstruktion des Dieselölkühlers für leichte Nutzfahrzeuge, die acht Dichtungen an verschiedenen Anschlüssen erforderte. Das vorherige Modul verwendete Silikon-O-Ringe mit begrenzter Haltbarkeit bei Kühlmitteln mit langer Lebensdauer und den Anforderungen an breite Nuten. Die vorgeschlagenen Diamond Seal-Formen reichten von Ringen bis hin zu komplexen Geometrien mit mehreren Anschlüssen. [2]

Für Kühlmittelkanäle wurde EPDM und für Ölkanäle Fluorkautschuk verwendet. Laut Parker haben die Teile den Betrieb im Motor und 3.000-stündige Temperaturwechseltests bestanden. Die Geometrie reduzierte die Nutgröße und verbesserte die Selbsthaltung. Der Lieferant veröffentlicht weder das vollständige Kundenprüfprotokoll noch die Abnahmekriterien. [2]

Der Fall ist für die Konstruktion miniaturisierter Anlagen relevant, da die Verbesserung der Verpackung durch die Kombination von Material und Geometrie erzielt wurde. Es wurde nicht mehr ein universelles Elastomer für alle acht Positionen verwendet, und die Dichtungsform wurde an die Montage- und Fluidanforderungen des Moduls angepasst.

Kleinteile führen zu enormen Handhabungsschwierigkeiten

Drei der Siliziumbauteile von SIMTEC in ihrem öffentlich zugänglichen Gehäuse für die kontinuierliche Glukosemessung wogen 0,03, 0,11 und 0,33 Gramm. Das Unternehmen behauptet, dass statische Effekte aufgrund der geringen Masse verstärkt wurden und daher die Trennung und Handhabung innerhalb einer ISO-Klasse-8-Zelle angepasst werden mussten. [3]

Auch wenn es sich hierbei um ein medizinisches Gerät und nicht um ein industrielles handelte, bleibt die allgemeine Erkenntnis für die Fertigung dieselbe: Miniatur-Gummidichtungen könnten im Vergleich zu größeren Teilen einen höheren Arbeitsaufwand beim Zählen, Positionieren und Unterscheiden der einzelnen Kammern erfordern.

Die Materialdaten basieren auf Proben in Originalgröße.

Ein Datenblatt könnte Zugfestigkeits-, Dehnungs-, Härte- und Druckfestigkeitsdaten für Prüfkörper in Standardgröße enthalten. Das innere Formteil kann unterschiedlich schnell aushärten und abkühlen, und es besteht die Möglichkeit, dass seine Leistungsfähigkeit primär durch eine Bindenaht, einen Anguss, eine Entlüftung oder eine lokale Dickenänderung bestimmt wird.

Vergleichen Sie bei Dichtungen für Kompaktanlagen die Daten des Materialfüllstands mit den Messwerten an den für die Produktion vorgesehenen Teilen. Prüfen Sie kritische Querschnitte, Grat, Oberflächenfehler usw. Führen Sie anschließend an den realen Produkten ein Einweichen oder Erhitzen und Abkühlen durch, genau wie beim vorgesehenen Flüssigkeits- und Temperaturzyklus.

Die Validierung muss mit realer Hardware erfolgen.

Die Baugruppen werden unter Einhaltung der maximalen und minimalen Toleranzen sowie mit realen Verbindungselementen gefertigt. Die Dichtheit der Dichtung wird bei minimalen und maximalen Temperaturen, Druckzyklen und gegebenenfalls Vakuum geprüft. Vibrationen oder Belastungen durch die Anschlüsse, die zu einer Verschiebung des Gehäuses führen, werden simuliert.

Die Absorption der Flüssigkeit sollte das Kriterium sein. Ein bestandener Dichtigkeitstest könnte daher einen Fehler verbergen, der beim nächsten Einsatz zum Ausfall führen und erst beim Auseinandernehmen der Baugruppe sichtbar werden könnte. Ist eine Wiederverwendung während des Lebenszyklus vorgesehen, sollte die wiederholte Montage in die Prüfung einbezogen werden.

Die Messtechnik ist ein weiterer Aspekt bei der Überprüfung der zweiten Konstruktionsstufe kleiner O-Ringe. Es ist zu klären, ob Durchmesser und Querschnitt im ungespannten Zustand oder im eingebauten Zustand gemessen werden. Bei kompakten Dichtungslösungen mit nicht kreisförmigen Wülsten sind die lokale Höhe und Position oft aussagekräftiger für die Leistung als ein Durchschnittswert.

Die Miniaturisierung verteuert auch Defekte. Schon ein kleines Leck kann die dicht bestückte Sensorplatine zerstören oder den schmalen optischen Kanal verunreinigen.

Es ist sehr wichtig, die Begrenzung des Schutzbereichs festzulegen, bevor die letzte Schutzschicht angebracht wird.

Wird ein Bauteil beispielsweise mit Farbe markiert, ist die Markierung nicht dauerhaft und daher schwer lesbar. Verwenden Sie stattdessen ein Markierungssystem wie Aussparungen, Verpackungen, Etiketten oder Scans.

Kompakte Geräte benötigen häufig mehr als ein optisch identisches Dichtungsteil. Daher könnte eine Farb- oder Formunterscheidung als Code dienen, sofern Pigment oder Merkmal die Funktion nicht beeinträchtigen.

Yida führt die Überprüfung des miniaturisierten Anlagendesigns für den Kunden durch, der alle Toleranzen, die Werkstoffe der Dichtungsteile, die Verbindungsarten, die Zugänglichkeit für die Montage, das Medium, die Temperatur und die Leckagevorgaben vorgibt. Wenn Dichtung und Gehäuse als ein System betrachtet werden, stellt die Dichtung, die geometrisch das kleinste Bauteil ist, kein Problem dar.