Am 12.09.2007 wurden erstmalig von uns weltweit erfolgreich Vollkeramik Kugellager in Verbrenner-Modellmotoren eingesetzt, die Ausfallwahrscheinlichkeit von unter 2% spricht für sich! (Gerechnet an der Anzahl eingebauter Lager)
Mit HL Flugmodelltechnik begann Anfang 2005 eine neue Aera bei der Lagerung von Modellmotoren!
Ständige Lagerschäden und damit verbundene Motorschäden sollten der Vergangenheit angehören, besonders in den von uns überarbeiteten Motoren wollten wir besseres Material verwenden als dass,was seit jahrzehnten zur Lagerung zur Verfügung stand bzw. eingesetzt wurde.
Zunächst verbauten wir nur kurzeitig Hybrid Kugellager aus Edelstahl um den Rostbefall entgegen zu wirken, mußten aber erkennen, dass Edelstahl den brutalen physikalischen Belastungen in Modellmotoren nicht standhält, die Lagerringe waren zu weich und die Ausfälle nahmen kein Ende. Es zeigte sich aber, dass Hybrid Kugellager keine derartigen Folgeschäden durch Chromabspaltungen aus den Laufbahnen in den Motoren hinterließen, wie es sonst üblich war. Totale Motorschäden konnten somit verhindert werden.
Nach Einführung von Hybrid Kugellagern aus 100 Cr6 Wälzlagerstahl im Februar 2006, die von uns vertrieben und in die von uns überarbeiteten Motoren eingebaut wurden, begann eine neue Aera bei der Lagerung in Modellmotoren, die wir konsequent weiter verfolgten, mit dem Ziel, dass Beste zu verwenden was der Markt nur bieten kann.
Unser Ziel lautete daher : Der Einsatz von Vollkeramik Kugellagern in Modellmotoren!
Auf der Suche nach vollkeramischen Kugellagern in Europa, mußten wir leider feststellen, dass diese offensichtlich nur der Hightec-Industrie vorbehalten bleiben, sich weder ein Anbieter noch ein Unternehmen finden ließ, welches diese zu adäquten Preisen, wenn überhaupt anzubieten hat, bzw. anbieten möchte!
Der Weg führte schließlich nach Asien, wo wir im Juni 2007 mit einem weltweit führenden Unternehmen für keramische Produkte Kontakt aufnahmen, es folgten viele Korrespondenzen und ein Besuch bei uns im September 2007 und im April 2008,wo wir die die Unwegsamkeiten der Lagerung in Modellmotoren besprachen, und ein Konzept erstellen.
Es wurde zunächst eine geringe Stückzahl Vollkeramik Kugellager aus Zirconoxid (ZrO2) hergestellt und zur Probe in Modellmotoren verbaut und über Wochen getestet.
Das Ergebnis übertraf unsere Erwartungen bei weitem!
Gut, war uns dennoch nicht gut genug, und so ließen wir Vollkeramik Kugellager aus dem bestem Material für Kugellager (SI3N4 Siliziumnitrid) herstellen,welches derzeit überhaupt möglich ist.
Als Lagerkäfig sollte ebenfalls das Beste eingesetzt werden was der Markt zu bieten hat, dem besten Kunststoff auf dem Weltmarkt ( PEEK ), welcher ebenfalls hierzulande nur in der Hightec- Industrie Verwendung findet, sehr teuer und kaum erhältlich ist.
Da weder Erfahrungen im Umgang bzw. dem Einabu solcher keramischen Hightec Produkte in Modellmotoren vorlagen, wurde unerrmüdlich versucht, gestest.verworfen, geändert, bis die Materialzusammensetzung, dass Lagermaß und Handhabung feststanden.
Wir haben dabei unseren Focus zunächst die Verwendung von Vollkeramik Kugellagern aus SI3N4 auf die 91er Motorenklasee gerichtet, da hier die Kosten in einem angemessenen Rahmen zur Anschaffung eines Motors stehen.
Mittlerweile laufen seit September 2007 europaweit 269 überarbeitete Motoren der 91er Klassemit 3 Ausfällen, (Stand 31.01.2009) dennoch kennt die Begeisterung über die Performance der Motoren bei allen Anwendern keine Grenzen!
Das Ergebnis nach dem heutigenStand (31.01.2009) :
Die Ausfallwahrscheinlichkeit liegt mit 269 verbauten Vollkeramik Kugellagern bei derzeit 0,89%! Für uns weder ein Grund den Rückzug anzutreten, geschweige mit Panikmache wie es durch Zweifler und Pessimisten in Foren suggeriert wird, zu reagieren!
Solche Lager lassen sich durch den Einbau einer neuen Kugel selbstverständlich preiswert reparieren . (ein Video ist in Vorbereitung)
Dennoch freuen wir uns über:
Ein internationales Kundenfeedback welches all unsere Erwartungen mit Freude übertrifft !
Eine Anfrageresonanz, die wir so nicht erwartet haben !
Eine Performance unserer überarbeiteten Modellmotoren die derzeit nicht zu übetreffen ist!(nach Meinung der Kunden)
Eine Bestätigung unserer 3jährigen Arbeit, wie wir sie uns immer gewünscht haben!
Ein klares Zeichen, den richtigen Weg eingeschlagen zu haben!
Es konnte von uns widerlegt werden, dass bei einer hochwertigen Materialzusammensetzung und richtiger Handhabung, Vollkeramiklager aus SI3N4 auch in Motoren und Turbinen einsetzbar sind!
Das BESTE was wir Ihnen kostengünstig für die Lagerung eines Modellmotor anbieten können, sind Vollkeramiklager aus Siliziumnitrid ,womit vorerst die Grenze der Lagertechnologie erreicht sein dürfte!
Ein solches Vollkeramiklager wird seit langem in RC -Car Motoren bis 48000 U/min mit weit über 300 Laufstunden eingesetzt,ohne ein Anzeichen von Verschleiß. Nicht unerwänt soll beleiben,dass die Ansaugluft gefiltert wird.
Das Material Si3N4) eines solchen Vollkeramiklager ist um das 1,6 fache härter als Wälzlagerstahl, damit dürften selbst kleine eingedrungene Schmutzpartikel keine Chance haben die Lagerringe zu beschädigen .
Zudem verwenden wir den besten Kunstoff als Lagerkäfig den der Weltmarkt bietet, PEEK, ist derzeit in seiner Eigenschaft allen Kuststoffen überlegen.
Woher kommt nun die Performance?
Sehen Sie selbst !
Ein Vollkeramik-Kugellager aus Si3N4 ist um mehr als 50% leichter als ein Hybrid-Kugellager ,und um mehr als 60% leichter als ein konventionelles Stahl-Kugellager, Fakten die für sich sprechen!
Weniger Masse bedeutet: Weniger Druck auf den Außenring,weniger Rollreibung, weniger Wärmeentwicklung, weniger Verschleiß, längere Lebensdauer !
Weniger Masse bedeutet: Bessere Beschleunigung bei gleichzeitig geringeren Kräften auf den Lagerkäfig, höhere Drehzahlen!
Vollkeramik-Kugellager aus Si3N4
Hybrid-Kugellageraus 100 Cr 6 Wälzlagerstahl
Konventionelles Stahl-Kugellager
Anhand der Beispiele lässt sich sehr gut erkennen, wieviel Energie, die nach einem Verbrennungsvorgang vom Kolben auf die Kurbelwelle in eine Drehbewegung umgesetzt werden soll, vernichtet und in Wärme umgesetzt wird !
Berücksichtigt ist dabei nicht die Härte der einzelnen Materialien, die einen zusätzlichen Gewinn, oder Verlust durch die enstehende Walkwirkung der Kugeln in der Laufbahn der Lagerringe verursachen.
Sicherlich stellt sich für viele die Frage, ob sich eine solche Investition überhaupt lohnt?
Wir, wie auch unsere Kunden, die sich solche Lager in ihren Motor(en) haben einbauen lassen, sind der Meinung: Ja !
Die Begründung vieler Meinungen zusammengefasst:
Die ständige Angst, heute kann es passieren, wann ist es soweit, ist der Motor nach dem heutigen Tag schon geschädigt, wann zeigen sich die ersten Anzeichen eines sich anbahneneden Lagerschaden, sind sprichwörlich durch den Einbau eines Vollkeramik Kugellager in Vergessenheit geraten!
Zu Hause das Modell einpacken, auf dem Flugfeld auspacken und ans Fliegen denken, bestätigt unser Bestreben nach einer neuen Art der Lagerung in Modellmotoren.
Auch Reparaturen der Gewinde durch oftmaliges Zerlegen des Motors hat förmlich ein Ende gefunden.
Nach mehrmaligen Zerlegen des Motors und Anpassung des Verdichtungsverhältnisses durch unterlegen von Dichtscheiben leidet das Gewinde erheblich,nicht immer ohne Folgen
Eine Gewindereparatur wird von uns im Zuge einer Überarbeitung kostengünstig durchgeführt.
Auch wenn die der Meinungen auseinander gehen, das es sich nicht lohnt, weil sie morgen elektro fliegen, oder billig reicht für sie allemal, für jene sind solche Kugellager selbstverständlich nicht gedacht!
Wir denken aus eigener Erfahrung mehr an unzählige Piloten, die Wettbewerbe fliegen, oder jene, die Ambitionen dazu haben, jene, die Spass an der Sache haben wollen, die Zeit nicht mit "basteln" verbringen, möchten. Nicht alle 30-40 oder mehr Liter Sprit ihren gut funktionierenden Motor zerlegen möchten, dass ausgerechnet an jenem Tag, auf dem es z.B. beim Wettbewerb ankommt, der Unternehmer, der sich für das Wochenende nichts anderes vorgenomen hatte als zu fliegen, jene, die nach Tagen/Wochen der Abstinenz das sonnige Wochenende, oder die Tage, Abende nutzen möchten wieder zu fliegen, Scale Piloten, die ihr aufwendiges Modell nicht in 15-30 Minuten zerlegen können um an einem Motor das defekte Lager zu wechseln,welches meißtens ohne hin nicht in der Startkiste liegt,oder gleich zur Verfügung steht.
Unsere Zielgruppe sind :
Piloten, die ihre Akkus laden, ihr Modell auf's Flugfeld stellen, fliegen und ihren Spass haben möchten und nicht darüber nachdenken wollen, wann bei ihrem Motor das Lager seinen "Geist" aufgibt, bzw. der Motor dadurch ruiniert ist.
Piloten, die sich ein Setup für ihren Motor und Modell erarbeitet haben und über einen langen Zeitraum (ggf. auch Jahre) sicher weiter betreiben möchten.
Piloten die eine klare Vorstellung zwischen Kosten und Nutzen abwägen.
Wissenswertes zu Chromstahl, Hybrid u. Vollkeramiklagern in Modellmotoren!
Zunächst Augen auf beim Lagerkauf !
Beim Kauf von Kugellagern ist es nicht anders als beim Kauf von Sportschuhen,vom Diskounter bis zum Fachgeschäft, oder spezialsierten Firmen, sie alle bieten Kugellager an.
Es kommt lediglich darauf an, welche Qualitätsansprüche der einzelne stellt und ob sie ihm persönlich genügen.
Billig/günstig und gut,hat noch nie fuktioniert, dabei gleichzeitig eine hohe Qualität erwarten zu wollen noch weniger, dass verbietet allein schon das Gesetz der Wirtschaft ! ( Billig hergestellt, bleibt billig im Verkauf und bedeutet generell öfter kaufen,oder die berühmte Katze im Sack) !
Wer auf Schnäppchenjagt fixiert ist, sollte einmal nachrechnen welche Qualität zu erwarten ist.
Ein Beispiel:
Angebot eines 6902 Lager für 50er Motore für 1,20 €, abzüglich 19% MwSt. an den Fiskus, minus verbleibende geschätzte Händlermarge von ca. 20%, bleiben 0,80 € zunächst für den Händler !
Da der Händler die Lager nicht selbst herstellt, entfallen auf den Hersteller grob kalkuliert nochmals 0,40 € ,wovon nochLohn und Materialbeschaffungskosten,Versand und Verpackung von ca. 30% in Abzug gebracht werden können!
Wer zynisch betrachtet mit rd. 0,30 € Cent ein Qualitätsprodukt erworben hat, der hat wirklich ein Schnäppchen gemacht!
Im Bild 4 Kugellager der Dimension 16003 für 60er -91er Motore, bei der man annehmen sollte, dass alle die gleichen Qualitätsmerkmale aufweisen.
Oben links ein FAG 16003 C.3,rechts oben ein NTN 16003 C. 3, unten links eines unserer Hybridlager 16003 C.3, unten rechts ein Hybridlager in Edelstahlausführung,Herkunft unbekannt.
Damit meinen wir Kugellager für Modellmotoren, die ohne weitere Bezeichnung, wie z.B C3, (mit erhöhter Lagerluft) diese Bezeichnung sollte immer aufgeprägt sein und teilweise für weniger als 5,- € angeboten werden,wobei jeder renomierte Hersteller ganz spezielle, spezifische Lager für bestimmte Anwendungsgebiete herstellt und anzubieten hat,die sich generell in der Qualität und dem Preisniveau niederschlagen!
Beim FAG Lager links und unserem Hybridlager ist klar die Prägung C.3 zu erkennen.
Auch werden von einigen Anbietern mittlerweile Hybrid u. Vollkeramiklager angeboten bei denen weder eine Material,noch die Bezeichnung C.3 für erhöhte Lagerluft angegeben ist.
In den meißten Fällen handelt es sich bei den Hybridlagern um einfache Edelstahllager,die in Helimotoren aufgrund der hohen Belastung ungeeignet sind und nach unbestimmter,aber kurzer Zeit durch Pitting (Einschläge der Kugeln in den Lagerinnenringen)defekt werden.
Ihre Maßhaltigkeit lässt oft ebenfalls zu wünschen übrig!
Bei einer Nennbreite von 8 mm sollte ein 16003 Lager normal ein 0,03 mm Untermaß besitzen,hier ist es um weitere 0,05 mm unterschritten ! Beieinem solchen Untermaß besteht die Gefahr,dass es aus dem Lagersitz wandert.
Nicht anders sieht es bei den 61902 oder 6902 für 46er bis 55er Motore aus
Hier hätte das Sollmaß 6,97 mm betragen müssen,mit dem exakten Nennmaß wurde das Sollmaß um 0,03mm überschritten. Hier kommt es zwangsläufig zu Verspannungen beider Lager,vorne wie auch hinten! Ein vorzeitiger Verschleiß ist somit verprogrammiert.
Wälzlager aus "Dosenblech" für weniger als 5,- € weisen eine weitaus größere Streuung auf !
Qualitätslager haben nicht umsonst ihren Preis!
Bei einem Qualitätslager, stimmen die erforderlichen Sollmaße exakt!
Es gibt noch viele weitere Qualitätsmerkmale die man allerdings nicht auf anhieb sehen kann !
In einem sehr guten Qualitätskugellager befinden sich Kugeln mit annähernd gleichem Durchmesser mit einer Abweichung von max. 2-8 µ mm von Kugel zu Kugel, auch die Oberfläche ist absolut geschlossen, ebenso die Oberfflächengüte in den Laufbahnen der Lagerringe.
Ein wichtiges Kriterium welches man nicht sieht, aber verhindert, dass ein Kugellager durch agressive Medien frühzeitig von innen zerstört wird.
Hierbei trennt sich zweifelsfrei die Spreu vom Weizen, zwischen einem Billigprodukt und einer Qualitätsware!
Wem nutzen die billigsten Lager in einem teuren Motor und Modell,die teuersten Rotorblätter und anderes Equipment,wenn der Motor wegen eines frühen Lagerschaden (z.B fehlende Lagerluft,mangelnde Qualität)) in der Luft abstellt und eine Autorotation mißlingt, oder noch nicht beherscht wird?
Vom Gesamtschaden am Modell einmal abgesehen!
Qualität hatte schon immer seinen Preis,nicht nur beim Lagerkauf !
Warum Kugellager mit erhöhter Lagerluft:
Der Innenring eines Kugellagers treibt die Kugeln wie ein Zahnrad mit einer Übersetzung von groß auf klein an,wodurch die Kugeln eine enorme Umfangsgeschwindigkeit erreichen.
Da unsere Modellmotoren ständig über das angesaugte Gemisch mit Öl versorgt werden,kommt es bei fehlender Lagerluft wie beim Autoreifen zum Aquaplaning,gleichzeitig wird durch die hohe Umpfangsgeschwindigkeit der Kugeln soviel Öl mitgerissen,dass zusätzlicher Druck nicht nur zwischen den Lagerringen,sondern auch auf den Lagerkäfig entsteht, dieser sich weitet und die Position der einzelnen Kugeln verändert,was unweigerlich zum Schaden führt.Nicht zu vergessen, dass die Temperatur im Motor und die Ausdehnung des Lagermaterials sehr schnell zum Klemmen des Lagers beiträgt.
Chrom-Stahllager:
Konventionelle Chrom- Stahllager wie sie serienmäßig in Modellmotoren eingebaut werden, bestehen aus Kohlenstoffstahl, bei denen die Laufbahnen zusätzlich hartverchromt werden,.Zur besseren Geräuschreduzierung und Positionierung der Kugeln, werden zum Teil auch Kunstoffkäfige eingesetzt. Wobei man bedenken sollte, dass ein Kunstoffkäfig nur bedingt bis 100° C stabil bleiben kann,bei 130° C beginnt er zu schmelzen.
Im allgemeinen handelt es sich hierbei um preisgünstige (nicht billige) Kugellager für allgemeine Anwendungen mit erhöhter Lagerluft,die durchaus ihren Zweck erfüllen können.
Solche Lager werden seit jahrzehnte verwendet,obwohl die Leistungsfähigkeit der Motoren in den letzten Jahren ständig gestiegen ist, deshalb sollte man darüber nachdenken, ob eine solche Lagerung überhaupt noch zeitgemäß sein kann!
Nachteil:
Bei diesen Lagern besteht nach unterschiedlich hoher Laufzeit, eingedrungenen Schmutz und anderen Fremdkörpern,wie auch der Säurebildung immer die Gefahr einer Chromabspaltung. So wie sie durch Bildung von Salpeternitrat, (härter als Stahl) einer Sauerstoff- Feuchtigkeitsverbindung bei hochnitrierten Kraftstoff eintritt, (rotbraune Ablagereung ) die die Chromschicht der Laufflächen zerstört.Kommt es zu einer Chromabspaltung, wird dies kaum, oder oft zu spät bemerkt und einMotorschaden vollzieht sich in wenigen Sekunden, mit fataler Wirkung!
Erste Anzeichen sind:
Ein unregelmäßiger Motorlauf, hoher Glühkerzenverschleiß,kaum abstimmbarer Vergaser im Leerlaufbereich. Motor geht nach wenigen Sekunden ständig aus,oder magert durch Frühzündung im Teillast u. Vollastbereich rapide ab! (Harter schäppernder Motorklang)
Hybridlager aus Chromstahl:
Wie unsere 16003 C3 TBH / 61902 THB Hybridlager wie auch HYB R 6 Z
Vorteile:
Bei den Laufringen handelt es sich um eine Legierung aus 100 Cr 6 Wälzlagerstahl ohne Chromschicht. Die Lagerringe sind spezialgehärtet, geschliffen und poliert, die Keramikkugeln einzeln feingewogen und selektiert.
Der Lagerkäfig besteht aus einem faserverstärkten, hochtemperaturfestem Kunsstoff, was insgesamt zu einem außerordendlich ruhigen Lauf des Motors beiträgt. Als Zweistofflager ist eine statische Aufladung bei Verwendung von CFK-Chassis in Verbindung mit Alu-Lagerböcken absolut ausgeschlossen!
Ebenso treten keine gefürchteten Knackimpulse auf, wie sie als Funkstörung in der Empfangsanlage bei konventionellen Stahllagern mit Chromlaufschicht eintreten können. Diese sind ausgeschlossen und somit ein wichtiger Sicherheitsfaktor!
Die Kugeln eines Hybridlagers bestehen aus Siliziumnitrid, sind um das 1,6 fache härter als Stahl und um rd. 40% leichter, was sich positiv auf die Rollreibung auswirkt.
Weniger Rollreibung bedeutet in unseren Modellmotoren weniger Wärmeentwicklung, weniger Verlustleistung in der Drehbewegung der Kurbelwelle, bei gleichzeitig weniger Verspannung durch Wärmeausdehnung der Kugeln zwischen den Lagerringen. Diese ist bei Siliziumnitridkugeln kaum, oder erst ab 800°C messbar! Daher können Hybridlager mit weitaus höheren Drehzahlen beaufschlagt werden als konventionelle Chrom-Stahllager. Der Verschleiß ist dadurch um ein Vielfaches geringer.
Die Notlaufeigenschaften bei einer Mangelschmierung übertreffen Stahllager um ein Vielfaches.
Durch chemische Einflüsse laufen die Laufringe farblich an,lassen aber weniger eine Sulfatbildung zu, die sich zwischen den Laufbahnen und Kugeln absetzten u. Schaden durch "Rost" anrichten kann.
Ein Lagerdefekt, der oft nur durch Schmutz oder andere Fremdkörper eintritt, macht sich lediglich im Leistungseinbruch und leichter Erhöhung der Motortemperatur bemerkbar,Schäden wie sie bei konventionellen Lagern durch zerspringen eintreten, sind nicht zu befürchten!
Nachteil:
Wenn man von einem Nachteil sprechen kann,dann ist es lediglich der höhere Anschaffungspreis, der dadurch begründet ist,dass die Herstellung durch Verwendung von Speckstein und anderen Tonarten sehr komplex ist,wobei die Nachbehandlung der Keramik sich durch die Schrumpfung sehr aufwändig und kostenintensiv gestaltet. Bei allem was man einsetzen möchte,sollte man die Kosten eines neuen Motors und den Nutzen gegenüber anderen Lagern und deren negativen Eigenschaften abwägen. In der Regel ist das ständige Zerlegen eines Modellmotors nicht gerade von Vorteil,so wie dessen gesamte Haltbarkeit.
Bevorzugt eingesetzt werden solche Hybrid u. Vollkeramiklager von Wettbewerbspiloten,sowie Piloten mit sehr teuren, aufwändig gestalteten Skale-Modellen,die sich in einer Preisregion von 6000 bis 12000 Euro und mehr bewegen können !
Vollkeramik-Lager:
Mit diesen Lagern möchten wir Ihnen die bestmögliche Technologie die derzeit zur Verfügung steht für Modellmotoren anbieten.
Ein solches Lager kann sowohl bis auf den Lagerkäfig komplett aus Siliziumnirit bestehen, als auch als sogenanntes Zircon-Lager hergestellt werden,wobei beim Zirkon-Lager die Kugeln einen Anteil Aluminiumpulver enthalten, die die gleiche Ausdehnung wie Stahlkugeln besitzen.
Wie man sieht,gibt es auch bei Vollkeramiklagern Unterschiede in der Konfiguration, die in der Überlegung zum betreffenden Einsatzszweck mit berücksichtigt werden sollten/müssen.
Vollkeramiklager komplett aus Siliziumnitrit sind zwar wesendlich teurer,aber die Verwendbarkeit in Modellmotoren uneingeschränkt effizienter.
Ein solches Vollkeramiklager wird seit langem in RC -Car Motoren bis 48000 U/min mit weit über 300 Laufstunden eingesetzt,ohne ein Anzeichen von Verschleiß. Nicht unerwänt soll beleiben,dass die Ansaugluft gefiltert wird. 
Vollkeramik-Kugellager aus Si3N4
Hybrid-Kugellager aus 100 Cr 6 Wälzlagerstahl 
Konventionelles Stahl-Kugellager
Nach mehrmaligen Zerlegen des Motors und Anpassung des Verdichtungsverhältnisses durch unterlegen von Dichtscheiben leidet das Gewinde erheblich,nicht immer ohne Folgen
Im Bild 4 Kugellager der Dimension 16003 für 60er -91er Motore, bei der man annehmen sollte, dass alle die gleichen Qualitätsmerkmale aufweisen.
Beim FAG Lager links und unserem Hybridlager ist klar die Prägung C.3 zu erkennen.
Bei einer Nennbreite von 8 mm sollte ein 16003 Lager normal ein 0,03 mm Untermaß besitzen,hier ist es um weitere 0,05 mm unterschritten ! Bei einem solchen Untermaß besteht die Gefahr,dass es aus dem Lagersitz wandert.
Hier hätte das Sollmaß 6,97 mm betragen müssen,mit dem exakten Nennmaß wurde das Sollmaß um 0,03mm überschritten. Hier kommt es zwangsläufig zu Verspannungen beider Lager,vorne wie auch hinten! Ein vorzeitiger Verschleiß ist somit verprogrammiert.
Bei einem Qualitätslager, stimmen die erforderlichen Sollmaße exakt!