Dichtungsdesign – Worauf es wirklich ankommt
Smarte Lösungen mit TPE

Neben der Materialauswahl, den Fertigungsparametern und der Bauteilerprobung ist vor allem das Dichtungsdesign ein entscheidender Erfolgsfaktor. Es ist nicht empfehlenswert, bestehende Geometrien aus Vorgängerprojekten mit Werkstoffen wie NBR, EPDM oder Silikon 1:1 auf TPE zu übertragen. Erfahrungen zeigen, dass weder einfache O-Ring-Geometrien mit rundem Querschnitt noch komplexe Mehrfachhöcker-Konturen zu optimalen Ergebnissen bei TPE-Dichtungen führen.
Grund hierfür ist das plastische Kriechverhalten der thermoplastischen Anteile im TPE bei erhöhter Temperaturbelastung. Feine Erhebungen verlieren ihre Form, und stark überpresste Rundquerschnitte werden abgeflacht. Zusätzlich ist eine kunststoffgerechte Bauteilauslegung essenziell, um im Spritzgussprozess eine vollständige Füllung ohne Bindenähte und mit möglichst geringer Restspannung zu gewährleisten. Nur so können die Dichtungen selbst anspruchsvollen Prüfbedingungen standhalten – sei es im üblichen Temperaturbereich von -40 bis +80 °C oder mit Spezial-Compounds sogar bis +120 °C.

Die in den technischen Datenblättern ausgewiesenen Prüfwerte Thermoplastischer Elastomere, wie beispielsweise der Compression Set, belegen die hervorragenden Dichtungseigenschaften für Anwendungen in nahezu allen Industriebereichen. Diese reichen von strengregulierten Medizinalanwendungen über Automobilbauteile, bis hin zu Consumer Goods und Industrieanwendungen. Dabei ist es wichtig, bei Vergleichen zwischen verschiedenen Herstellern und Datenblättern stets auf Prüfmethoden und Temperaturangaben zu achten. Diese Kennwerte bilden das Potenzial ab, welches allerdings durch ungeeignetes Dichtungsdesign stark eingeschränkt werden kann.

Eine erfolgreiche Dichtung erfordert die passende Querschnittsform, ausreichende Materialstärken, symmetrische Geometrien, Spielräume für thermische Ausdehnungen, eine gezielte Kraftverteilung innerhalb des Bauteils sowie eine möglichst geringe Scherbeanspruchung. Dabei muss stets das Gesamtsystem der Baugruppe berücksichtigt werden – häufig bestehend aus verschiedenen Materialien mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten und Fertigungstoleranzen. Grundlegende Kenntnisse über diese Material- und Verarbeitungseigenschaften sind essenziell für eine funktionierende Dichtungslösung.

In der Praxis hat sich eine nahezu rechteckige Geometrie mit einer Dicke von mehr als 2 mm und einer Verpressung von etwa 20 bis 30 % als besonders vorteilhaft erwiesen. Solche Parameter sollten bereits in der Konstruktionsphase eingeplant und mithilfe digitaler Werkzeuge in der Einbausituation simuliert werden – im engen Austausch zwischen Konstruktion, Projektmanagement, Werkzeugbau und Materiallieferanten. In enger Zusammenarbeit gelingt ein zielführendes, smartes Dichtungsdesign.