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Fügetechnik Wenn Verbindungen überraschen

| Redakteur: Dorothee Quitter

Klebverbindungen werden kraftvoll und Schraubverbindungen suchen neue Nischen. Ob groß oder klein, hübsch oder zweckentfremdet – Wir zeigen beeindruckende Fügeanwendungen.

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Motorräder von Triumph vereinen verschiedene Stilelemente mit zweckmäßiger Technik. Alle Schrauben haben einen neu entwickelten Sechskantkopf und sind im Edelstahl-Look ausgeführt.
Motorräder von Triumph vereinen verschiedene Stilelemente mit zweckmäßiger Technik. Alle Schrauben haben einen neu entwickelten Sechskantkopf und sind im Edelstahl-Look ausgeführt.
(Bild: Arnold Umformtechnik)

Geklebte Fachwerkstruktur vergrößert Fahrdynamik

Beim Mast des Regalbediengerätes Cheetah wurden CFK-Standardprofile mit Aluminiumblechen verklebt.
Beim Mast des Regalbediengerätes Cheetah wurden CFK-Standardprofile mit Aluminiumblechen verklebt.
(Bild: Gebhardt Fördertechnik)

Durch den Einsatz spezieller Strukturklebstoffe ist es Gebhardt Fördertechnik, dem Lehrstuhl für Konstruktion im Maschinen- und Apparatebau (KIMA) der TU Kaiserslautern sowie Delo Industrie Klebstoffe gelungen, ein Regalbediengerät in Leichtbauweise mit vollständig verklebtem Fachwerk zu entwickeln. Dank des reduzierten Gewichts erlangt es eine größere Fahrdynamik. In der Vergangenheit scheiterte die Umsetzung eines konsequenten Leichtbaus mit Kompositwerkstoffen vor allem an hohen Material- und Fertigungskosten. Deshalb wurden bei der Umsetzung des Cheetah-Masts CFK-Standardprofile und Aluminiumbleche verwendet. Da Schweißen, Schrauben und Nieten bei Composite-Materialien kaum möglich ist, wurde der zweikomponentige Epoxidharzklebstoff Delo-Duopox AD848 gewählt. Dieser hochfeste Konstruktionsklebstoff erfüllte alle strukturellen und dynamischen Anforderungen. Er haftet sehr gut auf Metallen, Kunststoffen sowie glatten Oberflächen. Seine lange Verarbeitungszeit von 90 min und die pastöse Viskosität lassen zudem das exakte Positionieren der einzelnen Mastkomponenten in der Fertigung zu.

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Spezielles Schraubendesign für legendäres Motorrad

Alle Schrauben der Motorräder von Triumph haben einen neu entwickelten Sechskantkopf und sind im Edelstahl-Look ausgeführt.
Alle Schrauben der Motorräder von Triumph haben einen neu entwickelten Sechskantkopf und sind im Edelstahl-Look ausgeführt.
(Bild: Arnold Umformtechnik)

Beim Motorradhersteller Triumph wird die Schraube als Designelement wahrgenommen und entsprechend konzipiert. Als Triumph 2008 den Erstkontakt zu Arnold Umformtechnik herstellte, war das Ziel, das komplette Produktportfolio im Bereich der Verbindungselemente neu zu gestalten und neu zu beziehen, also ein Austausch des gesamten Schraubensortiments. Bei den Erstgesprächen lag der Schwerpunkt auf der Gestaltung des Schraubenkopfes. Als Design für die Hauptschraube wurde ein spezieller Sechskantkopf entwickelt, wobei letztendlich die Schraubenlängen für Variation sorgten. Alle Schraubenoberflächen sind bei den neuen Schrauben mit einer speziellen Galvanik im Edelstahl-Look veredelt. Die wesentliche technische und organisatorische Herausforderung für die Verbindungsexperten war zunächst die große Anzahl an neu zu konstruierenden Schrauben in einem eng bemessenen Zeitraum. Seit dem ersten Auftrag sind mittlerweile circa 300 Verbindungselemente von Arnold Umformtechnik in einem Triumph-Motorrad verbaut.

Klebstoff bringt fahrendes Auto schneller zum Stehen

Die Kleb-Brems-Wirkung konnte mit dem 3M-Scotch-Weld-Lösemittelklebstoff 847, einem Klebstoff auf Nitrilkautschukbasis, nachgewiesen werden.
Die Kleb-Brems-Wirkung konnte mit dem 3M-Scotch-Weld-Lösemittelklebstoff 847, einem Klebstoff auf Nitrilkautschukbasis, nachgewiesen werden.
(Bild: 3M)

Kann ein fahrendes Auto mit Klebstoff gebremst werden? Dieser Frage ging 3M auf Anregung eines TV-Wissensmagazins nach. Die Herausforderung: Nur wenige Quadratzentimeter eines Autoreifens stehen mit der Bodenfläche in Kontakt. Diese Flächen ändern sich bei rotierenden Reifen fortlaufend. Da Klebstoff Zeit braucht, um Adhäsion zu den Füge-Oberflächen aufzubauen, erscheint es auf den ersten Blick unmöglich, bei einem fahrenden Auto eine Kleb-Brems-Wirkung zu erzielen. Zum Einsatz kam der Klebstoff 3M-Scotch-Weld-Lösemittelklebstoff 847. Ein Klebstoff auf Nitrilkautschukbasis, der schon oft unter extremen Bedingungen besondere Leistungsfähigkeit demonstriert hat - etwa in der Automobilindustrie beim Kleben von Gummi. Seine Fähigkeit, schnell starke und flexible Verbindungen aufzubauen, zeichnet ihn aus. Das Test-Ergebnis: Der verwendete Klebstoff kann ein fahrendes Auto schneller abbremsen. Auf einer 50 m langen Versuchsbahn, die mit dem Klebstoff beschichtet war, kam das Auto bei 10 km/h nach 23 m zum Stehen – auf der Kontrollbahn ohne Klebstoff erst nach 30,5 m. Der Klebstoff baut in kürzester Zeit Adhäsion zu Gummireifen auf. Durch seine Flexibilität bildet er Fäden, welche die Drehfähigkeit der Räder mindern und so das Auto schneller zum Stehen bringen.

Selbstfurchende Mikroschrauben für Ohr-Implantate

Der Steigung der Delta-PT-Schraube für Cochlea-Implantate liegt ein Optimum von großer Vorspannkraft bei kleiner Flächenpressung zugrunde.
Der Steigung der Delta-PT-Schraube für Cochlea-Implantate liegt ein Optimum von großer Vorspannkraft bei kleiner Flächenpressung zugrunde.
(Bild: Ejot)

Cochlea-Implantate übernehmen die Funktion der beschädigten Teile des Innenohrs, um Audiosignale an das Gehirn zu übertragen. Mit dem Neuro One hat der Anbieter Oticon Medical eine neue Generation von Soundprozessoren auf den Markt gebracht, die die neuesten Vorteile von Hörgeräten und Cochlea-Implantaten kombinieren. Die Technologie ermöglicht eine Analyse des Hörumfeldes und passt sich damit automatisch an neue Hörumgebungen an. Das moderne und individualisierbare Design des Neuro One ist robust und erfüllt höchste Sicherheitsanforderungen. Für eine lange Lebensdauer kommt neben den verwendeten Materialien auch der Verbindungstechnik eine Schlüsselrolle zu. Bei der Verschraubung der Platine mit einem Kunststoffträger kommen die selbstfurchenden Schrauben Delta PT von Ejot zum Einsatz. Sie sind für höchste Belastungen konzipiert und gewährleisten eine dauerhaft sichere Verbindung, auch bei täglicher Belastung durch Vibrationen und Erschütterungen. Aufgrund der sehr kompakten Bauweise des Neuro One wurde die zum Einsatz kommende Verbindungslösung bei minimalem Bauraum realisiert. Unter diesen speziellen Bedingungen musste die Delta PT als Mikroschraube ausgelegt werden. Die verwendeten Kleinstschrauben mit einem Durchmesser von gerade einmal 1 mm besitzen alle Vorteile der größeren Abmessungen, insbesondere eine hohe mechanische Festigkeit der Verbindung aufgrund der selbstfurchenden Eigenschaft. Im Gegensatz zu metrischen Schraubverbindungen, bei denen immer eine definierte Toleranz in der Gewindepaarung vorliegt, wird bei der hier eingesetzten Direktverschraubung eine maximale Festigkeit durch das toleranzfrei erzeugte Gewinde realisiert.

Hohe Schweißnahtqualität für Steinschlag-Schutzsysteme

Die auf einen Schutzzaun einwirkenden Belastungen bei einem Steinschlag oder einen Murenabgang können extrem hoch sein. Trotzdem müssen die Schweißnähte halten.
Die auf einen Schutzzaun einwirkenden Belastungen bei einem Steinschlag oder einen Murenabgang können extrem hoch sein. Trotzdem müssen die Schweißnähte halten.
(Bild: Fronius)

Damit Ereignisse wie Steinschlag möglichst wenig Schaden anrichten, stehen an vielen Gefahrenstellen überall auf der Welt Schutzsysteme der Trumer Schutzbauten GmbH. Die stärksten von ihnen können selbst tonnenschwere Steine stoppen, die mit Geschwindigkeiten von 100 km/h und mehr heranrollen. Hauptbestandteile der modularen Systeme sind Stahlseilnetze, Stahlstützen, Trag- sowie Verankerungsstahlseile und Bremselemente. Die Schutzsysteme müssen nicht nur extremen Belastungen standhalten, sondern auch viele Jahre im Gelände überstehen. Entsprechend hoch sind die Maßstäbe, die an den gesamten Produktionsprozess gelegt werden.

Etwa 30 bis 40 % des Fertigungsaufwands im Stahlbau entfallen auf das Schweißen. Trumer hat seine Handarbeitsplätze mit Schweißsystemen von Fronius ausgestattet – vom Typ TPS 330 bis hin zur MIG/MAG-Geräteplattform TPS/i. Damit kann das Unternehmen die hohe Schweißnahtqualität realisieren, die für die sicherheitsrelevanten Stahlsysteme unabdingbar ist. Ein großer Vorteil ist neben der hohen Leistung und dem stabilen Lichtbogen die optimale Anpassung des Brenners an individuelle Anforderungen.

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Buchtipp

Die Klebtechnik stellt für viele Anwendungen eine zuverlässige Alternative zu anderen Fügeverfahren dar. Das Fachbuch Klebtechnik gibt Konstrukteuren und Klebstoffanwendern Hilfestellungen für die Konzeption, Konstruktion und Realisierung von Klebungen.

Buchtipp

Mit dem “Handbuch der ultrahochfesten Schrauben” führt Automobilzulieferer Kamax Jahre der Entwicklungsarbeit an ultrahochfesten Schrauben mit bainitischem Gefüge zusammen. Das Besondere: Die innovative Schraubentechnologie eröffnet neue Chancen für den Leichtbau.

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