Im Theater, auf der Konzertbühne oder am Messestand soll Licht wirken, aber nicht stören. Moderne Moving Heads schwenken, zoomen und wechseln Gobos und Farben in Sekundenbruchteilen. Jedes Antriebsgeräusch und jede ruckartige Bewegung fällt dabei sofort auf, besonders in den leisen Momenten einer Vorstellung.

Für einen Hersteller professioneller Bühnenscheinwerfer fertigt KREMER ein Zahnrad aus Silikon, das im Effekt-Antrieb eines LED-Moving-Heads zum Einsatz kommt. Das Bauteil hat eine klare Aufgabe: Es dämpft Schwingungen und sorgt so für eine runde und vor allem leise Bewegung. Damit das gelingt, muss es in der genauesten Toleranzklasse gefertigt werden, die bei Elastomer-Bauteilen möglich ist.

Warum ein Zahnrad aus Silikon?

Zahnräder denkt man meist in Metall oder hartem Kunststoff. Diese Werkstoffe übertragen Kräfte sehr direkt, aber auch jede Vibration und jedes Laufgeräusch. In einem Scheinwerfer, der in einem ruhigen Theatersaal arbeitet, ist genau das ein Problem.

Ein Silikon-Zahnrad verhält sich anders: Das Elastomer gibt unter Last minimal nach und nimmt Schwingungen auf, statt sie weiterzuleiten. Der Effekt-Antrieb läuft dadurch weicher an, bewegt sich gleichmäßiger und deutlich leiser. Aus einem reinen Übertragungselement wird so ein Funktionsteil, das die Qualität des gesamten Geräts spürbar beeinflusst.

Hinzu kommen typische Eigenschaften von Silikon wie seine dauerhafte Elastizität, eine gute Alterungsbeständigkeit und ein stabiles Verhalten über einen breiten Temperaturbereich. In einem kompakten LED-Scheinwerfer, der über viele Betriebsstunden zuverlässig arbeiten soll, sind das wichtige Argumente.

Einsatz in einem kompakten LED-Moving-Head

Der Scheinwerfer ist ein kompakter LED-Moving-Head für kleine bis mittlere Bühnen, Clubs, Firmenveranstaltungen, Messen und Theater. Er bietet unter anderem rotierende und statische Gobos, ein Farbrad, CMY-Farbmischung und ein Prisma, und er ist auf einen besonders leisen Betrieb ausgelegt.

Gerade diese Vielzahl an Effekten bedeutet viele bewegte Teile auf engem Raum. Das Silikon-Zahnrad sitzt im Effekt-Antrieb und trägt dazu bei, dass die Bewegungen flüssig und geräuscharm ablaufen.

Toleranzklasse M1: das Maximum bei Elastomer-Formteilen

Die Maßtoleranzen von Elastomer-Formteilen regelt die Norm DIN ISO 3302-1. Sie unterscheidet für Formteile die Toleranzklassen M1 bis M4. M1 ist dabei die engste und damit genaueste Klasse.

Für ein Zahnrad ist diese Präzision entscheidend. Zahnform, Teilung und Rundlauf müssen exakt stimmen, damit das Zahnrad sauber in sein Gegenstück greift. Schon kleine Abweichungen können zu Spiel, ungleichmäßigem Lauf oder genau den Geräuschen führen, die das Bauteil eigentlich vermeiden soll.

Elastomere stellen dabei besondere Anforderungen. Anders als Metall schwindet ein Elastomer nach der Vulkanisation beim Abkühlen, und das Material ist im fertigen Zustand flexibel. Eine Fertigung in M1 setzt deshalb ein sehr präzises Werkzeug, eine genau abgestimmte Werkstoffauswahl und einen stabilen Fertigungsprozess voraus.

Keine „Schwimmhaut“ in den Zahnzwischenräumen

Eine zweite zentrale Anforderung betrifft den Formtrenngrat: Bei Formteilen entsteht an der Trennebene des Werkzeugs häufig ein dünner Materialfilm, im Sprachgebrauch auch „Schwimmhaut“ genannt. Bei vielen Bauteilen ist ein solcher Grat unkritisch oder lässt sich nachträglich entfernen.

Beim Silikon-Zahnrad ist das anders: In den Zwischenräumen der Zähne darf keinerlei Grat vorhanden sein. Schon ein feiner Film würde den Zahneingriff stören und das Laufverhalten verschlechtern. Eine Nacharbeit wäre in den engen Zahnlücken kaum wirtschaftlich möglich. Die Gratfreiheit muss deshalb bereits durch Werkzeugauslegung und Prozessführung sichergestellt werden.

Kleines Bauteil, große Wirkung

Das Silikon-Zahnrad zeigt, wie viel Technik in einem unscheinbaren Elastomerbauteil stecken kann. Schwingungsdämpfung, höchste Maßgenauigkeit und eine gratfreie Geometrie müssen zusammenkommen, damit am Ende das Ergebnis stimmt: ein Scheinwerfer, dessen Bewegungen man sieht, aber nicht hört.

Für Konstrukteure lohnt es sich deshalb, Werkstoff, Geometrie und Toleranzanforderungen früh gemeinsam mit dem Hersteller zu betrachten. Nicht jedes Maß muss in M1 gefertigt werden. Wo es aber auf Präzision ankommt, entscheidet die richtige Auslegung über Funktion und Wirtschaftlichkeit.

KREMER begleitet solche Projekte von der Werkstoffauswahl bis zur Serienfertigung. Sie planen ein Bauteil, das Schwingungen dämpfen, abdichten oder präzise passen muss? Sprechen Sie uns an.

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