Tribologischer Vergleich POM vs. PA6: Verschleiß und Reibungskoeffizient

28 April 2026

Reibung und dimensionale Instabilität: Die Tücken von Trockenantrieben

Bei der Konstruktion von Kraftübertragungs- oder linearen Bewegungssystemen, die ohne zusätzliche Schmierung arbeiten, ist die Wahl zwischen POM-C (Polyoxymethylen) und PA6 (Polyamid 6) niemals selbstverständlich.

Oftmals ist der vorzeitige Ausfall eines Zahnrads oder einer Buchse nicht auf einen Modulberechnungsfehler zurückzuführen, sondern auf eine Unterschätzung tribologischer und umweltbedingter Phänomene.

Das kritische Problem liegt in der Beherrschung der durch Reibung erzeugten Wärme und in der Maßhaltigkeit: Ein PA6-Zahnrad, das Feuchtigkeit aufnimmt, kann sein Eingriffsspiel verändern, bis es zum Festfressen kommt, während ein POM-Bauteil, das unvorhergesehenen Stoßbelastungen ausgesetzt ist, aufgrund seiner im Vergleich zu Polyamiden geringeren Kerbschlagzähigkeit einen Sprödbruch erleiden kann.

Die Identifizierung des Gleichgewichtspunkts zwischen Reibungskoeffizient und mechanischer Festigkeit ist die größte Herausforderung, um ungeplante Maschinenstillstände zu vermeiden.

POM-C vs. PA6: Analyse tribologischer und mechanischer Parameter

Die Wahl des Kunststoffmaterials für einen Trockenantrieb muss auf quantitativen Daten beruhen, die aus standardisierten Tests (ISO 7148 oder DIN 50324) stammen.

POM bietet dank seiner hochkristallinen Struktur einen intrinsisch niedrigen statischen und dynamischen Reibungskoeffizienten und reduziert so den 'Stick-Slip'-Effekt.

Im Gegensatz dazu weist PA6 bei höheren Temperaturen überlegene mechanische Eigenschaften auf, birgt jedoch die Unbekannte der Hygroskopizität.

Nachfolgend finden Sie die Vergleichsdaten zwischen den beiden Materialien in der Standardkonfiguration:

Eigenschaft	Einheit	POM-C (Acetal)	PA6 (Nylon 6)
Statischer Reibungskoeffizient (trocken auf Stahl)	μs	0.25	0.38
Dynamischer Reibungskoeffizient (trocken auf Stahl)	μk	0.20 - 0.22	0.30 - 0.35
Feuchtigkeitsaufnahme (Sättigung in Wasser)	%	0.2 - 0.5	8.0 - 9.0
Maßänderung (Gleichgewicht bei 23°C/50% r.F.)	%	< 0.2	2.5
Kerbschlagzähigkeit (Charpy gekerbt @ 23°C)	kJ/m2	6 - 8	10 - 15
Dauergebrauchstemperatur	°C	90	110

Aus der Datenanalyse geht hervor, dass POM technisch gesehen für Maßgenauigkeit und Bewegungsfluss vorzuziehen ist, während PA6 besser geeignet ist, wenn die Anwendung hohe dynamische Belastungen mit sich bringt, vorausgesetzt, dass die Montagetoleranzen korrekt berechnet werden, um die hygroskopische Ausdehnung zu kompensieren.

TCO-Reduzierung durch tribologische Optimierung

Die operativen Auswirkungen der Verwendung des richtigen Materials schlagen sich direkt in einer Veränderung der Gesamtbetriebskosten (Total Cost of Ownership, TCO) nieder.

Die Verwendung von POM in Anwendungen mit niedriger Drehzahl und konstanter Last reduziert das erforderliche Anlaufmoment, was oft die Dimensionierung weniger leistungsstarker Motoren ermöglicht und den Energieverbrauch der Anlage senkt.

Darüber hinaus macht die Maßhaltigkeit von POM (mit Abweichungen von weniger als 0,2 %) Nachkalibrierungsmaßnahmen nach der Installation überflüssig, die bei PA6 üblich sind, wenn es nicht richtig stabilisiert wird.

In Umgebungen, in denen Lärm und Vibrationen kritisch sind, wirkt PA6 jedoch aufgrund seiner Molekularstruktur als natürlicher Dämpfer und verlängert die Nutzungsdauer von Lagern und Wellensitzen dank der Reduzierung der übertragenen dynamischen Belastungen.

Es wird geschätzt, dass eine korrekte Polymerauswahl die Intervalle für die vorbeugende Wartung im Vergleich zu einer generischen Wahl um 40 % verlängern kann, wobei die mit manueller Schmierung und den entsprechenden zentralen Verteilersystemen verbundenen Kosten vollständig entfallen.

Jenseits der thermischen Grenze: Wenn PA6 und POM kritisch werden

Trotz ihrer hervorragenden Eigenschaften haben beide Materialien ein klar definiertes 'Einsatzgebiet'.

Die Hauptgrenze für diese Technopolymere ist die Grenzflächentemperatur, die durch die Flächenlast und die Gleitgeschwindigkeit (Pv) erzeugt wird.

POM-C: Über 100°C im Dauerbetrieb nimmt die thermische Stabilität ab und das Material neigt dazu, Formaldehyd freizusetzen, was die mechanischen Eigenschaften beeinträchtigt. In Gegenwart starker Säuren (pH < 4) erfährt POM einen schnellen chemischen Abbau.

PA6: Obwohl es höhere thermische Spitzen als Acetalharz aushalten kann, leidet es in Umgebungen mit schwankender Luftfeuchtigkeit. Ein Anstieg der relativen Luftfeuchtigkeit führt nicht nur zum Aufquellen, sondern auch zu einer drastischen Verringerung des Elastizitätsmoduls (Weichmachung).

Bei Anwendungen mit einem Pv-Wert von mehr als 0,15 MPa * m/s ohne Schmierung könnten sowohl POM als auch PA6 nicht ausreichen.

In diesen Grauzonen ist es notwendig, auf Hochleistungsmaterialien oder mit Festschmierstoffen (PTFE oder MoS2) gefüllte Polymere auszuweichen, um ein oberflächliches Schmelzen des Zahnradzahns oder der Gleitfläche zu vermeiden.

Häufig gestellte Fragen

1. Ist es möglich, ein Stahlzahnrad direkt durch ein POM-C- oder PA6-Zahnrad zu ersetzen?

Nein, nicht ohne eine Neuberechnung der Geometrien. Technopolymere haben viel niedrigere Elastizitätsmodule (etwa 1/50 im Vergleich zu Stahl). Es ist notwendig, die Biegefestigkeit des Zahns gemäß der Richtlinie VDI 2736 (speziell für thermoplastische Zahnräder) zu überprüfen und häufig den Modul oder die Zahnbreite zu erhöhen, um die geringere Steifigkeit auszugleichen.

2. Wie wirkt sich Feuchtigkeit auf die Leistung eines PA6-Bauteils aus?

Feuchtigkeit wirkt wie ein natürlicher Weichmacher für PA6. Sie erhöht die Zähigkeit (Fähigkeit, Stöße zu absorbieren), verringert jedoch drastisch die Oberflächenhärte und Zugfestigkeit. Der Konstrukteur muss berücksichtigen, dass die in den technischen Datenblättern im 'trockenen' Zustand angegebenen mechanischen Eigenschaften nicht den tatsächlichen Werten im 'konditionierten' (feuchten) Betrieb entsprechen.

Glossar

POM (Polyoxymethylen): Kristallines Polymer, bekannt als Acetalharz, gekennzeichnet durch hohe Steifigkeit und Maßhaltigkeit.

PA6 (Polyamid 6): Synthetisches Polymer (Nylon) mit hervorragenden mechanischen und verschleißfesten Eigenschaften, aber feuchtigkeitsempfindlich.

Tribologie: Wissenschaft, die Reibung, Verschleiß und Schmierung von interagierenden Oberflächen in Relativbewegung untersucht.

Hygroskopizität: Fähigkeit eines Materials, Wassermoleküle aus der Umgebung aufzunehmen, was seine Abmessungen und Eigenschaften beeinflusst.

Stick-Slip: Ruckgleiten, verursacht durch die Differenz zwischen statischer und dynamischer Reibung bei schlechten Schmierbedingungen.

Kontaktieren Sie unsere technische Abteilung für eine Machbarkeitsprüfung Ihres Bauteils.