Verbindungstechnik Nicht auf immer und ewig

Einpressbolzen mit dreieckigen Querschnitt ermöglicht lösbare oder unlösbare Verbindungen. Angesichts des sich aus technischen und ökonomischen Gründen kontinuierlich entwickelnden Einsatzes von...

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ANDREAS MAIER GmbH & Co. KG

Würth Industrie Service GmbH & Co. KG

AFC Europe Ltd Bochum Technisches Zentrum

Angesichts des sich aus technischen und ökonomischen Gründen kontinuierlich entwickelnden Einsatzes von Kunststoffen kommt der Notwendigkeit einer kosteneffektiven und prozesssicheren Befestigungsmethode eine wachsende Bedeutung zu. Ständige Veränderungen und Verbesserungen der einzelnen Kunststoffvarianten erfordern sichere Lösungsmöglichkeiten in den verschiedenen Anwendungsbereichen.Generell kann man die Verbindungslösungen in zwei Hauptgruppen untergliedern: in lösbare und unlösbare Verbindungen. Lösbare Verbindungen werden dort nachgefragt, wo die Verbindung im Schadens- oder Anwendungsfall gelöst werden muss. Es gibt aber auch andere Kriterien, die eine lösbare Verbindung erfüllen muss. Sehr wichtig ist dabei die Generierung von Vorspannkräften, die einen großen Einfluss auf die Sicherheit der Schraubverbindung haben. Faktoren wie Klimawechsel sind von großer Bedeutung. Die Anforderungen des Marktes lauten in diesem Fall kostengünstige Bauteile und Betriebsmittel sowie hohe Betriebs- und Prozesssicherheit. Kostenreduzierung durch DirektverschraubungUnlösbare Verbindungen kommen dort zum Einsatz, wo Bauteile nicht reparabel sind oder wo Verbindungen aufgrund von Sicherheitsvorgaben nicht gelöst werden sollen und dürfen (zum Beispiel Airbag-Anwendungen im Automobilbau). Zum anderen werden sie in vielen Bereichen der Automobilindustrie aus Gründen der Diebstahlsicherheit eingesetzt. Neben der Unverlierbarkeit der Verbindungselemente verlangt der Markt geringe Montagezeiten und eine hohe Prozesssicherheit.In der Regel werden lösbare Verbindungen durch Schrauben und Muttern geschaffen. Dies ist zwar einerseits kostengünstig im Hinblick auf die direkten Teilekosten, fordert aber andererseits Zeit zur Montage. Eine wirtschaftliche Alternative zum Erfüllen der umfangreichen Anforderungen bietet der Verbindungselementehersteller Arnold Umformtechnik mit den Remform-Schrauben zur Kunststoffdirektverschraubung an. Bei dieser Verschraubungsart sind sowohl die Kosten für die Montage als auch für das Verbindungselement am geringsten. Dies wird so auch durch die VW-Norm 01128, die Anwendungsempfehlungen für Kunststoffverbindungen beinhaltet, zum Ausdruck gebracht.Die Remform-Schraube bietet aufgrund ihrer asymmetrischen Gewindeflankenform eine hohe Betriebssicherheit der gesamten Verbindung, wodurch Nacharbeiten durch Fehlmontage oder gar Ausfälle vermieden werden. Durch die asymmetrische Gewindegeometrie der Schraube wird der Materialfluss des geformten Kunststoffgewindes optimiert und die Auszugskräfte gegenüber herkömmlichen symmetrischen Gewindeflanken erhöht.Der Nutzen für den Konstrukteur liegt auf der Hand: Die hohe Sicherheit des Montageprozesses resultiert aus einer großen Differenz zwischen Einschraubmoment und Überdrehmoment und die große dynamische Belastbarkeit ist das Ergebnis eines verstärkten Gewindekernquerschnittes. Weitere Vorteile sind eine kostengünstige Montage mit wenig Bauteilen, einfaches Recycling sowie bauraum- und gewichtsoptimierte Bauteilkonstruktion, woraus kurze Zykluszeiten beim Kunststoffspritzen entstehen. Das dies alles nicht nur blanke Theorie ist, hat Arnold Umformtechnik vor kurzem durch den Einsatz der Remform-Schraube bei einem Waschmaschinenhersteller bewiesen: Die Anforderung des Kunden bezog sich auf die Verbindung einer zweigeteilten Waschmaschinenlaugentrommel, wobei folgende Parameter erfüllt werden sollten:- Um Trommeldichtheit zu gewährleisten muss die Restklemmkraft über die Lebensdauer der Waschmaschine hinweg ausreichend sein, - Temperaturbeständigkeit von –10 bis 65 °C, - sehr kurze Montagezeiten (weniger als 1 s pro Schraube) und Vibrationsbeständigkeit. Dieses Anforderungsprofil konnte mit der Remform-Schraube erfüllt werden.Unlösbare Verbindungen werden zumeist durch Schweißen, Kleben, Nieten oder Klipsen realisiert. Sie sind zwar unverlierbar, andererseits aber oft nur teuer zu realisieren. Deshalb hat Arnold Umformtechnik mit dem Arnold-Tripress (ATP) ein Verbindungselement entwickelt, das je nach Bedarf eine lösbare oder unlösbare Verbindung oder auch eine Kombination aus beidem darstellt.Dabei handelt es sich um einen Einpressbolzen in unterschiedlichen Varianten und Kombinationen. Im Vergleich zu herkömmlichen Produkten mit rundem Schaft weist er einen trilobularen (dreieckigen) Querschnitt auf. Der Bolzen wird in runde Kernlöcher eingepresst, welche dadurch die trilobulare Form des Bolzens annehmen. So wird für Formschluss gesorgt, was die Einpresskraft minimiert. Nach dem Einpressen des Schaftes werden große Verdreh- und Auszugskräfte generiert, welche die Bruchmomente eines herkömmlichen Verbindungselementes übertreffen. Einpressbolzen verbindet elektrische Anschlüsse im PkwDer ATP lässt sich in duktile Leichtmetalle und Kunststoffe einpressen. Auch wenn die Einsatzmöglichkeiten des Verbindungselementes sehr vielseitig sind, werden seine Vorteile besonders beim Verbinden elektrischer Anschlüsse im Kfz-Bereich deutlich. Viele dieser Anschlüsse wurden bisher mit Standard-Sechskantschrauben ausgelegt, um die Torsionsmomente, die durch die Befestigung der Anschlussleitung entstehen, über eine Gegenform im Bauteil aufzunehmen. Das Verbindungselement oder der Anschlussbolzen wird separat montiert. Hierfür sind meist aufwändige Betriebsmittel wie Schrauber und Zuführung sowie Zusatzteile wie Muttern, Scheiben und Sicherungselemente erforderlich. Das Einbringen der Anschlussbolzen ist dadurch sehr aufwändig, verbindungstechnisch untergeordnet und damit sehr kostenintensiv. Der Einsatz des ATP-Verbindungssystems senkt die Kosten für Betriebsmittel erheblich. Der entsprechende Anschlussverbinder wird bis zur Kopfauflage eingepresst - aufwändige Betriebsmittel und Zusatzteile entfallen. Nach dem Einpressen ragt der Gewindeteil des ATP-Verbinders aus dem Bauteil. Das zu befestigende Teil wird aufgesteckt und mittels einer Mutter festgeschraubt. Mit dem Einpressbolzen ATP lassen sich so lösbare oder unlösbare Verbindungen herstellen oder auch eine Kombination aus beidem. Sein dreieckiger Querschnitt wird formschlüssig in runde Löcher gepresst. Über Gewindeanschlüsse lassen sich auf herkömmliche Art weitere Bauteile befestigen.