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Schraubverbindungen gehören zu den unscheinbaren, aber sicherheitskritischen Elementen im Maschinenbau. Sie verbinden Baugruppen, übertragen Kräfte und sichern Funktionen – meist unauffällig, aber mit zentraler Bedeutung für die Betriebssicherheit. Versagen sie, drohen Produktionsstillstände, hohe Instandhaltungskosten und Qualitätsverluste.

Ein Maschinenbauunternehmen stand genau vor dieser Herausforderung: wiederkehrende Schraubenbrüche und lockere Verbindungen führten regelmäßig zu Stillständen in der Produktion. Die Ursachen waren komplex – von Streuungen beim Anziehen bis zu ungünstigen Materialpaarungen und unzureichend definierten Vorspannkräften.

Systematische Analyse und softwaregestützte Berechnung

In einem Optimierungsprojekt wurden die Schraubverbindungen systematisch bewertet. Mithilfe einer softwaregestützten Berechnung nach VDI 2230 konnten die realen Lastfälle präzise abgebildet, die Vorspannkräfte optimiert und sicherheitsrelevante Einflussgrößen nachvollziehbar berücksichtigt werden.

Die Berechnungen zeigten deutlich: Zahlreiche Verbindungen waren überdimensioniert oder wiesen zu hohe Streuungen in der Montage auf. Simulationen machten sichtbar, wo konstruktive Schwachstellen lagen und welche Parameter – etwa Reibwerte, Montageverfahren oder Werkstoffauswahl – entscheidenden Einfluss hatten

Technische Verbesserungen in der Konstruktion

Auf Basis der Berechnungen wurden gezielte Anpassungen umgesetzt:

• Steigerung der Tragfähigkeit: Die optimierten Vorspannkräfte erhöhten die Belastbarkeit der Schraubverbindungen deutlich.
• Frühzeitige Fehlervermeidung: Kritische Bereiche konnten bereits in der Konstruktionsphase erkannt und entschärft werden.
• Materialeffizienz: Überdimensionierte Schrauben wurden durch kleinere, dennoch ausreichend belastbare Varianten ersetzt.
• Prozesssichere Montage: Klare Vorgaben für Anziehdrehmomente und Montageparameter reduzierten Streuungen und Nacharbeit.

Messbarer Erfolg

Die Auswirkungen der Optimierung ließen sich schnell quantifizieren:

• Die Ausfallrate der Schraubverbindungen sank um 81,1 %.
• Die Materialkosten reduzierten sich um 23,8 %.
• Gleichzeitig stieg die Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit der Maschinen – ein entscheidender Faktor für die Wettbewerbsfähigkeit des Unternehmens.

Fazit

Das Beispiel verdeutlicht, welches Potenzial in einer präzisen Schraubenberechnung steckt.

Wer Verbindungen normgerecht auslegt, Einflüsse realitätsnah berücksichtigt und Montageprozesse absichert, kann Kosten senken, Ausfälle vermeiden und die Produktqualität nachhaltig steigern.

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