Die Steifigkeit eines Silikonteils gezielt steuern: Warum die Konstruktion entscheidender ist als die Härte
In industriellen und lebensmittelverarbeitenden Anwendungen werden Silikonteile häufig aufgrund ihrer Flexibilität, Langlebigkeit und Eignung für anspruchsvolle Umgebungen eingesetzt.
Bei Funktionen wie Reinigen, Kontakt oder Abstreifen stellt sich dabei immer wieder dieselbe Anforderung: ein Bauteil zu erhalten, das gleichzeitig flexibel und stabil ist und über längere Zeit reproduzierbar arbeitet.
Dieses Projekt eines Förderband-Abstreifers veranschaulicht einen oft unterschätzten Punkt:
👉 Die Steifigkeit eines Silikonteils wird in erster Linie durch die Konstruktion bestimmt – nicht allein durch die Materialhärte.
Eine klare Anforderung im Einsatz, in einer anspruchsvollen Umgebung
Der Abstreifer musste die kontinuierliche Reinigung eines Förderbandes in einer kalten und feuchten Umgebung gewährleisten, wobei die Geometrie durch die wabenartige Struktur des Förderbandes vorgegeben war.
Das Bauteil musste:
sich an die zu reinigende Oberfläche anpassen,
Rückstände effizient abführen,
während des Betriebs stabil bleiben,
und trotz eingeschränktem Zugang sicher befestigt und ausgetauscht werden können.
Eine Standardlösung oder ein vollständig flexibles Bauteil mit gleichmäßiger Wandstärke konnte diese Anforderungen dauerhaft nicht erfüllen.
Ein häufiges Missverständnis bei flexiblen Bauteilen
Bei solchen Problemstellungen liegt der erste Ansatz häufig darin, die Härte des Silikons anzupassen: härter für mehr Halt, weicher für bessere Anpassung.
In der Praxis zeigt dieser Ansatz jedoch schnell seine Grenzen:
Ist das Bauteil zu weich, klappt es unter Belastung weg, schwimmt oder wird zusammengedrückt.
Ist es zu steif, entsteht kein gleichmäßiger Kontakt mehr.
Zudem wird die Befestigung instabil oder lässt sich über die Zeit nur schwer zuverlässig halten.
Das eigentliche Problem lag daher nicht im Material selbst, sondern in der mechanischen Architektur des Bauteils.
Funktionen trennen, um das Verhalten zu beherrschen
Nach mehreren Versuchen und Beobachtungen unter einsatznahen Bedingungen wurde klar, dass die Lösung in einer klaren funktionalen Trennung innerhalb des Bauteils liegt.
Der gewählte Ansatz basiert auf:
der Integration eines steifen Elements, das die geometrische Stabilität über die Länge sowie die Befestigung sicherstellt,
kombiniert mit einer lokalen Variation der Silikonwandstärke, um die erforderliche Flexibilität im Kontaktbereich zu erhalten.
So lässt sich die Steifigkeit gezielt dort steuern, wo sie benötigt wird, ohne die eigentliche Reinigungsfunktion zu beeinträchtigen.
Ein stabileres und reproduzierbares Verhalten
Diese Kombination führte zu einer deutlich besseren Positionsstabilität des Abstreifers und zu einem konstanten Verhalten über die Zeit, unabhängig von Lastschwankungen oder Umgebungsbedingungen.
Dabei ist hervorzuheben, dass die kalte und feuchte Umgebung keine materialbedingten Einschränkungen mit sich brachte: Das eingesetzte Silikon lag deutlich innerhalb seines zulässigen Einsatzbereichs.
Die anfänglichen Schwierigkeiten waren somit klar konstruktionsbedingt – nicht materialbedingt.
Was dieses Projekt verdeutlicht
Dieses konkrete Beispiel unterstreicht einen wesentlichen Punkt bei der Entwicklung funktionaler Silikonteile:
Steifigkeit wird nicht allein im Datenblatt gewählt.
Sie wird konstruiert, verteilt und strukturiert.Gerade bei Prototypen und Kleinserien ermöglicht dieser Ansatz:
unnötige Iterationen zu vermeiden,
das Verhalten im realen Einsatz abzusichern,
und technisch wie wirtschaftlich stimmige Lösungen zu entwickeln.
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