Schraube Fließlochformende Schraube realisiert höherfeste Verbindungen

Mit der fließlochformende FDS Schraube realisiert Ejot höherfeste Verbindungen in leichten Materialien und setzt Maßstäbe beim Zukunftstrend Leichtbau.

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DEPRAG SCHULZ GMBH u. CO. KG

SAB Bröckskes GmbH & Co KG

Ruderer Klebetechnik GmbH

EJOT SE & CO. KG

Der Begriff „Leichtbau“ ist mittlerweile einer der zentralen Ansatzpunkte branchenübergreifender Forschungs- und Entwicklungstätigkeiten innovativer Unternehmen. Das Spektrum potentieller Anwendungsgebiete, in dem Leichtbau-Materialien eingesetzt werden, lässt sich nur erahnen. So werden beispielsweise im Profi-Radsport mittlerweile Rennräder eingesetzt, die überwiegend aus Karbon-Werkstoffen hergestellt, gerade mal 6,8 kg auf die Waage bringen und den selben Belastungen standhalten wie herkömmliche Rahmen aus Aluminium. Dieses Minimalgewicht fordert die entsprechende Norm im Profi-Radsport, technisch möglich sind mittlerweile Gesamtgewichte weit unterhalb von 6 kg. Doch auch außerhalb des Profisportes, wo solche Entwicklungen bekanntermaßen immer bis auf die Spitze des technisch Machbaren getrieben werden, finden sich zunehmend Anwendungen aus Leichtbau-Werkstoffen, so zum Beispiel bei Haushalts-Produkten der „Weißen Ware“, dem weiten Feld der Forst- und Landwirtschaft oder im Automotive-Bereich. Insbesondere in der Automobil-Branche hat das Thema Leichtbau eine sehr hohe Priorität, da in diesem Bereich eine der zentralen Forderungen an die Eigenschaften der Fahrzeuge von Morgen die Verbrauchssenkung und damit einhergehend auch die Reduzierung der umweltschädigenden Abgase ist. Diese Ziele werden wirtschaftlich nur über den Weg einer deutlichen Gewichtsreduzierung im Fahrzeugbau zu erreichen sein. Neue Antriebskonzepte sind geradezu abhängig vom Erfolg des Fahrzeug-Leichtbaus.

Leichtere Werkstoffe verdrängen Stahl als Konstruktionswerkstoff

So ist der Einsatz von leichten und leistungsfähigen Materialien entscheidend für die Gewichtsreduzierung. Stahl ist aufgrund seiner guten Verarbeitungs- und Gebrauchseigenschaften nach wie vor der dominierende Konstruktionswerkstoff in der Blechverarbeitenden Industrie. Dieser befindet sich jedoch in zunehmenden Wettbewerb mit spezifisch leichteren Werkstoffen wie zum Beispiel Aluminium. Vor diesem Hin-tergrund wurde von der Stahlindustrie in den letzten Jahren eine Reihe von neuen Blechwerkstoffen entwickelt, die sich durch sehr hohe Festigkeiten bei gleichzeitig guten Umformeigenschaften auszeichnen.

Neben kaltgewalzten, weichen Stählen als typische Tiefziehwerkstoffe sind es die mikrolegierten Feinbleche sowie Mehrphasenstähle, denen im Bereich der höherfesten Blechverbindungen eine entscheidende Bedeutung zukommt. Bei den Aluminiumknetlegierungen werden beispielsweise im Automotive-Bereich neben nicht aushärtbaren auch die thermisch aushärtbaren Aluminium-Legierungen am häufigsten angewandt. So müssen nicht nur Materialien leichter und leistungsfähiger werden, auch die eingesetzten Verbindungselemente sollten Stabilität und Sicherheit auch unter höchsten Belastungen gewährleisten.

Fließlochformende FDS Schraube realisiert höherfeste Verbindung

An diesem Punkt setzt die fließlochformende FDS Schraube von Ejot an. Sie besitzt einen hohen Gewindetraganteil im geformten Durchzug und kann damit eine höherfeste Verbindung realisieren. Das während des Einschraubvorganges spanlos geformte, metrische Mutterngewinde ist lehrenhaltig, wodurch im Reparaturfall eine herkömmliche metrische Schraube aufgenommen werden kann. Die hergestellte Verbindung ist durch den spielfreien Eingriff von mehreren Gewindegängen wasser- und gasdicht. Sie kann sowohl hohe Auszugsfestigkeiten als auch hohe Schubbelastungen übertragen. Die beim Fließlochformen entstehende Wärme ist unbedenklich, da sie unterhalb der Rekristallistionstemperatur der jeweiligen Einschraubwerkstoffe liegt. Fließlochformen zählt somit zu den wärmearmen Fügeverfahren. Die geringe Restwärme reicht aus, um den geformten Durchzug nach der Montage auf das Schraubengewinde aufschrumpfen zu lassen - eine hohe dynamische Sicherheit wird gewährleistet. Somit entfallen zusätzliche Sicherungselemente wie zum Beispiel Klebebeschichtungen.

Teil 2: Direktverschraubungen in Kunststoff realisieren

Verbindungselement eignet sich für Space-Frame-Strukturen

Da Bauteilvorbereitungen wie Vorbohren oder Stanzen nicht zwingend erforderlich sind, entfallen die sonst üblichen Toleranzprobleme bei der Lochüberdeckung von Durchgangs- und Einschraubloch. Die einseitige Zugänglichkeit zum Bauteil ermöglicht ebenfalls eine Montage in Hohlprofile, ohne ein wie bei anderen Fügeverfahren notwendiges Gegenhalten. So können mit der FDS Schraube Bleche aus Stahl (bis 1,8 mm) und Aluminium (bis 4 mm) hochqualitativ und ohne Vorloch verbunden werden. Daher ist dieses Verbindungselement insbesondere prädestiniert für das Fügen von Space-Frame-Strukturen, wo jedes Gramm Gewichtsersparnis und vor allem die einseitige Zugänglichkeit zählt. So werden beim Audi R8 310 FDS Schrauben in die Bauteile der Rohkarosse lochlos gefügt.

Delta PT Schrauben für die Kunststoff-Direktverschraubung

Auch in der Kunststoff-Direktverschraubung unterstützt Ejot Entwicklungen, Potenziale für die Gewichtseinsparung optimal zu nutzen. So werden im Nutzfahrzeug-Sektor Druckluftbehälter für LKW-Bremsanlagen aus Kunststoff, statt, wie bisher üblich, aus Metall hergestellt und mit Delta PT Schrauben verschraubt. Damit wird eine Gewichtseinsparung von 10 kg pro Behälter erreicht. Auch die Gehäuse von Turboladern, die im PKW-Bereich aufgrund spritsparender „Downsizing-Konzepte“ zunehmend Verwendung finden, werden aus Gewichtsgründen teilweise aus Duroplast statt aus Leichtmetall gefertigt. Hierbei werden auch die Verbindungselemente von Ejot eingesetzt. Diese hochbelasteten Bauteile können mit der Delta PT DS (Duro Set), einer speziell entwickelten Schraube für die Direktverschraubung in Duroplast-Materialien, sicher und langlebig verbunden werden.

Weniger Gewicht bedeutet allerdings auch weniger Kosten. So können beispielsweise bei der Delta PT oder der ALtracs Plus Schraube für die Direktverschraubung in Leichtmetalle in vielen Fällen die Abmessungen der Schrauben reduziert oder sogar die Anzahl der Verschraubungsstellen verringert werden. So lassen sich bei der Umsetzung individueller Leichtbaustrategien nicht nur physische, sondern auch monetäre Effekte erzielen. Eine nicht unerhebliche „Begleiterscheinung“ bei der Entwicklung eines optimalen Materialmixes im Leichtbau in Kombination mit der passenden Fügetechnik. (jus)

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