Verschraubung | Wieder lösbar verbunden!
Die richtige Verschraubung spielt in vielen technischen Konstruktionen eine entscheidende Rolle. Haben Sie schon von der „unverlierbaren Schraube“ gehört oder wissen, wie eine „Direkt Verschraubung“ den Unterschied in Ihrer Montage ausmachen kann? Auch die KI ist bereits eingezogen in die lösbare Verbindungstechnik. In diesem Artikel stellen wir Ihnen Neuheiten aus der Welt der Verschraubungen vor, die zeigen, warum diese kleinen Komponenten so bedeutend sind.
Künstlich intelligenter Verschraubassistent
21.09.2023 | Trimiti ist ein KI-gesteuerter Schraubassistent für manuelle Montageprozesse, den Nexustec auf der Motek vorstellen wird. Über eine intuitive Schnittstelle erhält der Werker eine klare und systematische Schraubreihenfolge für jede Zelle.
Diese führt ihn Schritt für Schritt durch den Montageprozess. Sollte er versuchen, die falsche Schraube in der Abfolge zu befestigen, sperrt der Schraubassistent das Werkzeug und benachrichtigt den Werker. Dann erhält er präzise Anweisungen für Korrekturmaßnahmen in Übereinstimmung mit dem vorgeschriebenen Arbeitsablauf.
Über die Learning-by-Doing (LbD)-Funktionalität können Arbeiter als Vorgesetzte individuelle Arbeitsabläufe gestalten und die Schraubeneinstellungen bedarfsweise anpassen. Diese Funktion befreit Arbeitsabläufe von Beschränkungen bestimmter Stationen. Zudem werden die Arbeitsabläufe flexibler an den einzelnen Stationen.
Trimiti ermöglicht eine First-Time-Right-Produktion und sorgt für stabile Prozessabläufe. Darüber hinaus integriert es die manuelle Arbeit nahtlos in das Paradigma der Industrie 4.0 und steigert so die Gesamteffizienz und Präzision von Fertigungsprozessen.
Nachhaltigkeit in Verschraubung & Co. sicherstellen
29.03.2022 | Mit Blick auf die globalen Entwicklungen in der Automobilindustrie zeigt sich: Bei neuen Pkw und leichten Nutzfahrzeugen in Europa ist das Gewicht in den zurückliegenden Jahren permanent gestiegen. Daher fokussiert sich Arnold Umformtechnik auch im Rahmen seines Produktfolio von der einfachen Verschraubung bis zum kompletten Verbindungssystem auf das Thema Nachhaltigkeit.
Das Gewicht neuer Automobile ist von ca. 1268 kg im Jahr 2000 über 1360 kg im Jahr 2010 auf ca. 1420 kg in 2020 gestiegen. Durch die Entwicklung hin zu mehr Hybridautos und Elektrofahrzeugen wird sich das eher noch verstärken. Denn ein Elektrofahrzeug wiegt nur aufgrund des Gewichts der Batterie im Durchschnitt 300 kg mehr als ein Fahrzeug mit konventionellem Motor.
Eine deutliche CO2 Emmissionen Reduzierung konnte dennoch durch die Optimierung beim Kraftstoffverbrauch und neue Antriebskonzepte erzielt werden. So gelang es, von etwa 175 g CO2/km im Jahr 2000 auf 140 g CO2/km im Jahr 2010 und 95 g CO2/km im Jahr 2020 zu kommen. Um die Klimaschutzziele der nächsten Jahre zu erreichen, muss sich dieser Trend in den nächsten Jahren fortsetzen.
So hat das Thema Nachhaltigkeit auch für den Spezialisten für Verschraubungen und andere Verbindungstechnik eine große Bedeutung. Neben Elektromobilität, Internationalisierung, Leichtbau Engineering und Digitalisierung zählt die Nachhaltigkeit zu den fünf definierten Strategien der Arnold Group.
Laut der Experten enteht für jedes Produkt über die komplette Wertschöpfungskette hinweg ein individueller Footprint. Die Emissionen der Lieferketten Mitglieder summieren sich dabei. In der Lieferkette nachgelagerte Unternehmen übernehmen die Emissionen der Produkte und Leistungen ihrer Lieferanten und geben diese zusammen mit ihren eigenen CO2 Ausstößen an ihre Kunden weiter.
ACO2-Save spart CO2 bei Verbindungselementen
Vor diesem Hintergrund hat Arnold Umformtechnik die Initiative ACO2-Save gestartet. (A steht für Arnold) Dabei unterstützt das Unternehmen seine Kunden aktiv bei der Reduzierung deren CO2 Emissionen, indem es Kaltumformteile und Verbindungselemente nachhaltig ausgelegt und anwendet. So wird bereits im Entwicklungsprozess eine CO2 Kalkulation vorgenommen.
Mit einem eigens entwickelten CO2 Kalkulator lässt sich der sogenannte Product Carbon Footprint für das angefragte Teil ermitteln und dann zusammen mit Arnold optimieren. Am Ende des Entwicklungsprozesses steht dann ein technisch hochwertiges Produkt, das kosten- und CO2 optimiert ist.
Folgende Gestaltungsbausteine stehen hierfür zur Verfügung: ein CO2 optimiertes Engineering mit digitalen Prognosetools, die Analyse der CO2 Optimierung durch einen Wechsel der Produktionstechnologie oder der Wechsel der Verbindungstechnik und der Einsatz innovativer Verbindungselemente bzw. Systeme.
Folgendes Beispiel zeigt, wie der ACO2-Save-Ansatz funktioniert: Eine 23,58 g wiegende Sonderschraube aus Aluminium mit 8733 mm3 Volumen wurde bislang spanabhebend hergestellt. In der Produktion kam ein 69,2 g wiegender Drehteilrohling zum Einsatz mit einem Ausgangsvolumen von 25.630 mm³. Die ACO²-Save-Analyse ergab, dass dieses Teil auf ein Umformteil der Produktreihe Conform Next umgestellt werden sollte. Nach dieser Optimierung brachte der Umformrohling nur noch ein Volumen von 9135 mm³ mit 24,82 g auf die Waage. Neben einer erheblichen Kostenreduktion durch den geringeren Materialeinsatz beim Kaltumformen nahm die Optimierung erheblich Einfluss auf den Product Carbon Footprint der Sonderschraube.
Edelstahlschrauben Dicht System nach EHEDG zertifiziert
01.03.2022 | Das Heinrich Kipp Werk präsentiert ein neuartiges System für Edelstahlschrauben mit Dichtung. Das Hygienic Usit Schraub- und Dichtsystem wurde für den Einsatz in hygienesensiblen Bereichen entwickelt. Im Zuge der Neuzertifizierung durch die European Hygienic Engineering and Design Group (EHEDG) haben die Kooperationspartner Kipp und Freudenberg Sealing Technologies die dichtenden Schrauben aus Edelstahl optimiert. Die überarbeiteten Edelstahl Bauteile sind nach EL Class I AUX zertifiziert.
Für eine verbesserte Zentrierung wurde der Innendurchmesser der Dichtscheibe geringfügig verkleinert. Daraus ergab sich eine Anpassung des Schrauben Schaftes. Kipp hat zudem die Abstufungen der Schaftlängen überarbeitet. In bestimmten Längen verfügen die Edelstahl Schrauben nun über ein Regelgewinde bis zum Schrauben Kopf. Eine Anpassung der Hutmutter an den Schraubenkopf vereinheitlicht das Verschraubungssystem optisch.
Edelstahlschrauben Dichtung Kooperation
Ausgangspunkt der dichtenden Edelstahlschraube ist die hygienische Usit Dichtung von Freudenberg. Eine besondere Kontur des Dichtwulstes und die polierte Bundauflage der Edelstahlschraube dichten die Schraubstelle formschlüssig ab. Selbst bei mehrmaligem Anziehen und wieder Lösen bleiben die Eigenschaften der Dichtung konstant. Passend zur Dichtscheibe hat Kipp die passende Novonox hygienic Sechskantschraube und Hutmutter entwickelt.
Kominiert ergeben diese Edelstahl Produkte ein Schraub- und Dichtsystem für die Anforderungen hygienesensibler Bereiche. Die totraumfreien polierten Flächen, Radien und Formübergänge gewährleisten eine leichte Reinigung. Edelstahl Schraube, Edelstahl Hutmutter und Usit Dichtscheibe wurden optimal aufeinander abgestimmt. Es gibt die Produkte zwar auch einzeln. Das EHEDG Zertifikat gilt allerdings nur für die Systemeinheit.
Chronologie & Archiv
Die nachfolgenden Berichte dokumentieren die Entwicklungen der vergangenen Jahre (ab 2014).
09.12.2020 | Nach dem erfolgreichen Aufbau seines E-Shops baut Verbindungstechnik Experte MBO Oßwald seine online Produktrange weiter aus. Hinzu kommt eine Augenschraube nach DIN 444 Form B, ein Federstecker ähnlich DIN 11024 und ein Axialgelenk mit Dichtkappe.
Die Augenschraube nach DIN 444 ist ein klassisches Verbindungselement und ist nicht mit der Ringschraube zu verwechseln. Besonders werden Augenschrauben als Konstruktionselemente im Maschinenbau eingesetzt. Das große Auge am Schraubenkopf eignet sich zum Befestigen von Bolzen, Haken, Schäkeln und Stangen.
Auch dient es als Führungselement für Seile und Kabel. Außerdem eignen sich Augenschrauben für die Verwendung als Spannschlösser. Sie bieten vielseitige Verbindungsmöglichkeiten. Durch das relativ lange Gewinde sind Augenschrauben einfach und sicher an der gewünschten Stelle montierbar. Die Standardgrößen der Augenschrauben nach DIN 444 Form B decken die Anschlussgewinde M5 bis M24 ab. Die Augenschrauben gibt es in Stahl, verzinktem Stahl und Edelstahl.
21.10.2019 | Böllhoff präsentiert die nächste Entwicklungsstufe seiner „Helicoil“-Gewindetechnologie. Bei der „Helicoil Smart“ wurden die Funktionen von „Helicoil Plus“ und „Helicoil Tangfree“ kombiniert. Das Gewinde blau angefärbt und mit einem Zapfen versehen, der nicht gebrochen werden muss.
Die Einbauspindel biegt ihn beim Ausspindeln zurück und staucht ihn anschließend. Zapfenbruch und Zapfenentfernung entfallen. Auch dieser Gewindeeinsatz aus rhombisch profiliertem Draht ist zu einer federnden Wendel geformt und hat als Free Running-Variante ein Windung für Windung frei durchlaufendes Regelgewinde.
Das Ergebnis ist ein lehrenhaltiges Innengewinde bis zum letzten Gewindegang, dieser ist in jedem Fall schraubbar. Im Kern unverändert geblieben ist die Funktionalität. Damals wie heute sorgt der Gewindeeinsatz für hochbelastbare Verbindungen in Werkstoffen geringer Scherfestigkeit z. B. Aluminium, Magnesium oder faserverstärkte Kunststoffe wie Kohlefaser-Verbundwerkstoffe, indem die Kräfte von Flanke zu Flanke in das Aufnahmegewinde übertragen werden.
Helicoil Smart ist qualitäts- und wertsteigernd – egal, ob zur Panzerung oder bei Reparaturen von Gewinden. Mit dem besonderen Gewindeanfang, der vom Helicoil Plus adaptiert wurde, kann man ihn wie eine Schraube ansetzen und eindrehen.
Zum Eindrehen genügt die Smart-Einbauspindel. Die Besonderheit liegt in der Steuerung der Klingenposition. Beim Eindrehen hat sie eine Mitnahmefunktion und beim Herausdrehen wird sie zum Biege- und Stauchwerkzeug. Dies ermöglicht einen einfachen und schnellen Einbau in nur einem Prozessschritt, egal ob manuell oder vollautomatisiert.
05.08.2019 | Die neue EVO PT Schraube von Ejot wurde für die Kunststoff Direktverschraubung entwickelt. Diese Schraubverbindung lässt sich im Voraus auch unter Berücksichtigung der relevanten Einsatzbedingungen berechnen. So erlaubt die Berechenbarkeit von Schraubverbindungen im Voraus bereits in einer frühen Entwicklungsphase der Konstruktion eine vorzeitige Verfifizierung.
Insbesondere in der Automobilindustrie, wo auch die verwendeten Schrauben oft für sehr hohe Temperaturen ausgelegt werden, kommen diese thermoplastischen Konstruktionswerkstoffe für Schrauben zum Einsatz. Der Spezialisit für Schraubenverbindungen Ejot verfügt über eine jahrzehntelange Expertise in diesem Segment und bringt nun mit der EVO PT Schraube die nächste Evolutionsstufe in der Kunststoff Direktverschraubung auf den Markt.
Geometrieanalyse der Schraubverbindung
Eine konsequente Geometrieanalyse der Schraube im Vorfeld zeigt den Anwendern Potenziale zur Vereinheitlichung auf. Bisher waren bei der Auslegung von Schraubverbindungen verschiedene Längen von Schrauben nötig, um bei unterschiedlichen Klemmteildicken identische Einschraubtiefen zu erzielen. Ansonsten konnte nicht mit gleichen Anziehdrehmomenten gearbeitet werden.
Durch die besondere Gewinde Formzone der EVO PT lässt sich nun ein nahezu konstantes Eindrehmoment über der Einschraubtiefe erzeugen. Identische Schrauben Abmessungen sorgen je nach individuellen Gegebenheiten auch Bauteile übergreifend für eine Reduzierung der Teilevielfalt in der Montage.
Für unterschiedliche Schrauben Durchmesser zeigen Berechnungen, ob eine Über- oder Unterdimensionierung der Schraubverbindung vorliegt oder ob eine Vereinheitlichung mit bereits vorhandenen Schrauben möglich ist. Die Vorhersage von Drehmoment und Vorspannkraft ist gegeben. Als besondere Unterstützung ermöglicht EVO Calc eine Berechnung des Relaxationsverhaltens der Kunststoff Direkt Schraubverbindungen unter Temperatureinfluss.
CAE Servive für die Schraubenverbindung
Zur Betrachtung und Analyse der Beanspruchung von Mehrschraubenverbindungen einer kompletten Baugruppe bietet Ejot einen leistungsstarken CAE-Service. Mittels FEM-Analyse der Verschraubung wird die höchstbelastete Stelle in der Schraubverbindung ermittelt.
Damit können Anwender prüfen, ob die Verschraubung den definierten Belastungen dauerhaft standhält. Das frühzeitige Erkennen von eventuellen Überlastungen im Bauteil hilft bereits in einem frühen Stadium der Entwicklung, Fehlkonstruktionen zu vermeiden. Bei frühzeitiger Reaktion und Änderung der Konstruktion sparen Konstrukteure Zeit und Kosten. Mittels FEM-Analyse des Bauteiles wird die höchstbelastete Stelle in der Schraubverbindung ermittelt. Diese Informationen fließen dann in die weitere Entwicklung der Baugruppe ein.
Die EVO PT kombiniert damit die verbindungstechnischen Eigenschaften von Schraub Verbindungen mit neuartigen Prognosewerkzeugen, welche die Auslegung, die Montage und auch das Verhalten hinsichtlich Drehmoment, Gewinde, Mutter, Vorspannkraft, Reibung, einwirkende Kräfte etc. präzise abbilden können.
06.09.2017 | Gerade zukunftsweisende Materialien wie kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK) ermöglichen signifikante Gewichtseinsparungen und sind daher in vielen Einsatzfeldern unverzichtbar geworden. Das Fügen dieses Hightech-Materials stellte sich für Produktentwickler bis dato als herausfordernde Aufgabe dar, für das Ejot nun eine passende Verbindungslösung entwickelt hat.
Die Flowpoint Delta PT Schraube kombiniert zwei erfolgreiche Prinzipien des Herstellers. Die besondere Spitze ermöglicht das fließlochformende Verschrauben in Materialien ohne Vorloch. Toleranzprobleme bei Durchgangs- und Einschraublöchern gehören damit der Vergangenheit an.
Das speziell angepasste Delta PT Gewinde bietet für das anschließende Gewindeformen die besten Voraussetzungen. Die Flowpoint Delta PT gibt es in Edelstahl, Stahl, Aluminium und Titan.
05.04.2017 | Kamen vor Jahren bei Blechdicken von 1 mm und mehr oftmals noch handelsübliche Blechschrauben zum Einsatz, ist dies bei zunehmender Reduzierung der Blechdicken, aufgrund der Ausschöpfung von Kosteneinsparpotenzialen, heute nicht mehr möglich. Insbesondere die prozesssichere Montage von vorgelochten, dünnen Blechen, stellt sich im Bereich der selbstfurchenden Verschraubung als keineswegs trivial heraus. Ejot weiß, wie es geht und präsentiert die „Sheettracs“ als Lösung.
Da bei Blechschrauben-Verbindungen die Dicke der zu verbindenden Bauteile mindestens der Steigung der verwendeten Blechschraube entsprechen muss, stoßen diese bei der in vielen Bereichen vorgenommenen Blechdickenreduzierung schnell an ihre Grenzen. In der Realität ist damit eine mehrfache Wiederholmontage so gut wie ausgeschlossen, da sich im Einschraubblech teilweise nur ein Gewindegang im Eingriff befindet.
Daher haben sich in den vergangenen Jahren die so genannten Dünnblechschrauben im Markt durchgesetzt. Diese Schrauben haben ein metrisches 60° Gewinde und sind meist mit konischer Spitze ausgeführt. Der Vorteil des metrischen Gewindes ist die kleinere Gewindesteigung im Vergleich zu Blechschrauben, wodurch mehr Schraubengewinde zum Eingriff kommt.
Schwachpunkt Mutterngewinde
Meist stellt aber das geformte Mutterngewinde – und nicht die Schraube – den eigentlichen Schwachpunkt der Verbindung dar. Das Potenzial dieses Ansatzpunktes haben die Verbindungstechnik-Experten frühzeitig erkannt und eine spezielle Dünnblechschraube für eine prozesssichere Montage im vorgelochten Dünnblech entwickelt.
Die Sheettracs Schraube hat einen 45° (30°/15°) asymmetrischen Flankenwinkel, um damit – aufgrund der geringeren Materialverdrängung – ein stabileres Mutterngewinde im Einschraubblech zu erzeugen. Dadurch wird das Drehmomentniveau der Verschraubung erhöht und eine mehrfache Wiederholmontage ermöglicht.
Im unteren, konischen Bereich der Schraube dreht sich der Flankenwinkel um, dadurch bildet sich der entstehende Durchzug in Einschraubrichtung aus. Die unrunde Gewindeformzone sorgt für ein einfaches zentriertes Ansetzen, die erhöhten Gewindebereiche ermöglichen ein sicheres Eindringen in den Blechwerkstoff. Im Gegensatz zu unrunden Gewindegeometrien erzielt der kreisrunde Querschnitt im oberen, tragenden Gewinde eine höhere Flankenüberdeckung. Die metrische Steigung der Sheetracs gewährleistet eine problemlose Austauschbarkeit mit metrischen Schrauben, zum Beispiel im Reparaturfall.
Dieses Verbindungselement unterstützt auch die Umsetzung individueller Leichtbaustrategien, nicht nur im Automotive-Bereich. So können bei Verwendung dieser Schrauben, beispielsweise bei Haushaltsprodukten der „Weißen Ware“, die Blechdicken der Gehäusewände verringert werden – ein nicht unerheblicher Faktor für die Gewichts-, aber auch für die Kostenoptimierung in dieser Produktkategorie.
22.02.2017 | Der „Parryplug“ ist eine Neuentwicklung von Böllhoff zum Schutz vor unbefugtem Lösen von Schraubenverbindungen. Er kommt dort zum Einsatz, wo Sicherheit gefordert und Ästhetik gefragt ist und entspricht den wachsenden Anforderungen an Manipulations- und Diebstahlschutz in vielen technischen Bereichen.
Das Entfernen des Verschlusselements ist nur mit Hilfe eines speziellen Werkzeugs möglich. Daher findet der Parryplug (to parry = parieren, einen Angriff abwehren) als Universallösung überall dort Einsatz, wo aus Gründen der Sicherheit für Mensch und Maschine eine einwandfreie Nutzung nur durch Zugriffsberechtigte garantiert werden kann.
Zudem verhindert das Schutzelement den Werkzeugeingriff in den Innenantrieb durch speziell konstruierte Axialrippen, die einen definierten und sicheren Presssitz garantieren. Der verwendete Hochleistungskunststoff erlaubt Einsatzbereiche von – 50° bis +200 °C. Die Präzisionsfertigung stellt sicher, dass auch feinste Toleranzen von Innensechskantantrieben berücksichtigt werden können.
Die Montage ist denkbar einfach und ohne zusätzliches Werkzeug möglich. Zudem stellt der Parryplug eine designtechnisch ansprechende Lösung zur Verfügung, da er auf Kundenwunsch individuell einfärbbar ist und das Element vor Schmutz und Korrosion schützt.
16.06.2016 | Southco hat eine unverlierbare Schraube entwickelt, die ohne Werkzeug schnell festgeschraubt und gelöst werden kann. Die „4C“ mit Flügeldrehknopf hat einen Flügeldrehknopf mit Kappe, durch den Zugangspunkte mit einem Spektrum an Standard- und kundenspezifischen Farben gekennzeichnet werden können.
Die 4C mit Flügeldrehknopf gestattet eine leichtere Positionierung von aufeinander gleitenden Komponenten und eine einfache Installation.
Ausführungen mit Einpresshülsen, Niethülsen und für die Frontseitenmontage sorgen für Flexibilität beim Anschrauben und Lösen von Schrauben von Hand, wenn Türen, Abdeckplatten und andere Komponenten in Anwendungen montiert werden, in denen werkzeugfreier Zugang erwünscht ist.
10.03.2014 | Als kaltes Fügeverfahren für Stahl und Aluminium setzt sich bei der Montage in der Industrie zunehmend das sogenannte Flow Drill Schrauben durch. Hierfür werden neben hohen Drehzahlen auch hohe Anpressdrücke benötigt, wie sie die Schraubsysteme von WSM Automation mit höchster Dynamik und Präzision liefern.
Das Flow Drill Schrauben oder fließlochformende Schrauben findet bisher vor allem in der Dünnblechverarbeitung Einsatz. Dabei werden die Werkstücke ohne Vorloch mit einseitiger Fügerichtung miteinander verbunden. Die Schraube formt hier spanlos mit ansteigender hoher Drehzahl und Anpresskraft ein Fließloch mit lehrenhaltigem Mutter Gewinde. Durch den hohen Tragteil im Gewinde formt sie dabei eine hochfeste Verbindung. Zudem kann eine Flowform Schraube später bei Bedarf durch eine herkömmliche metrische Schraube ersetzt werden.
Dank ihrer hohen Dynamik erfüllen die Schraubsysteme für das fließlochformende Schrauben die speziellen Anforderungen zur Verarbeitung von Flowform Schrauben. Für die in diesem Zusammenhang geforderten immer genaueren Zielvorgaben, die in immer kürzer werdenden Taktzeiten erfüllt werden müssen, sind diese Schraubeinheiten ebenfalls schon ausgelegt. Unabhängig von der Vorgabe für eine Verschraubung wie Drehmoment, Drehwinkel, Einschraubtiefe oder die aktive Erkennung der Schraubenkopfauflage kann jedes Ziel mit den Schraubeinheiten extrem genau und hoch dynamisch erreicht werden.
Steuerungen zum Flow Drill Schrauben
Während marktübliche Schraubersteuerungen das Drehmoment mit 1 kHz messen, sind bei bei dieser Ausführung 2 kHz der Standard, als Sonderlösung sind sogar Messraten bis zu 10 kHz möglich. Dadurch können auch kleinste Drehmomentänderungen schnell erfasst werden. Die hochwertigen Schraubeinheiten beschleunigen aus dem Stillstand heraus auf 1500 min-1 und bremsen aus der gleichen Drehzahl wieder bis zum Stillstand ab – und dies jeweils innerhalb eines Drehwinkels von maximal 10 Grad.
In der Praxis liegen die Werte sogar meist deutlich darunter und sind damit nicht nur beim Beschleunigen und Bremsen, sondern auch beim Wechseln der Schraubstufe weitaus dynamischer als marktüblich. Insbesondere für die Verarbeitung von Flow Drill Schrauben stehen Antriebe mit einer Abtriebsdrehzahl von bis zu 4000 min-1 zur Verfügung.
Quellenangabe: Dieser Beitrag basiert auf Informationen folgender Unternehmen: Arnold Umformtechnik, Böllhoff, Ejot, Heinrich Kipp Werk, MBO Oßwald, Nexustec, Southco, WSM Automation.
