Stahlhülse optimiert Krafteinleitung bei Zugstangen aus Composites

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Eine nahezu optimale Wirksamkeit erreicht Faigle mit einer Stahlhülse (Bild 2 – siehe Bildergalerie), die über das Ende des Zugstabs geschoben, bis zur Schmelztemperatur der Matrix erwärmt und von außen her durch mehrere Pressungen ringförmig eingeschnürt wird. Damit erhalten die Fasern bis in die innersten Bereiche des Stabes eine wellenartige Verformung, die für eine formschlüssige, gleichmäßig über alle Fasern hinweg verteilte Krafteinleitung sorgt.

Alle Endlosglasfasern für die Krafteinleitung wirksam

Bei dieser von Faigle patentierten Gestaltung sind auf der gesamten Länge der Verpressung alle Fasern für die Krafteinleitung wirksam. Mit vier Verpressungen im Abstand von etwa 10 mm erreichen 6 mm dicke Zugstäbe aus Igorex PP mit 35 Vol.-% Anteil an Endlosglasfasern eine Bruchlast von über 14000 N (495 N/mm2).

Die Verbindung kann Kräfte in beiden Richtungen aufnehmen. Falls erforderlich, lassen sich über die gesamte Länge der Zugelemente hinweg Stahlhülsen zur Krafteinleitung aufpressen.

Zug-Elastizitätsmodul ermöglicht gute Dämpfung von Schwingungen

Wird eine besonders hohe Steifigkeit gefordert, ist die Werkstoffbelastbarkeit eingeschränkt. Der Grund dafür liegt in der Zug-Elastizitätsmodul von 29,5 GPa. Genau wegen dieses Elastizitätsmoduls eignen sich jedoch derartige Zugelemente ausgezeichnet zur Dämpfung von Schwingungen.

Mit seinem spezifischen Gewicht von lediglich 1,48 g/cm3 wiegt der Werkstoff nur ein Fünftel von Stahl (7,8 g/cm3). Damit bietet er beste Voraussetzungen für den Leichtbau – also für Bauteile mit möglichst niedrigem Gewicht bei möglichst hoher Festigkeit.

Der Werkstoff hält Temperaturen von –40 bis 90 °C stand. Er ist elektrisch isolierend, hat eine geringe Wärmeausdehnung und Wärmeleitfähigkeit. Ein besonderes Merkmal der Polypropylenmatrix ist die ausgezeichnete Chemikalienbeständigkeit.

Krafteinleitungselemente auf Verbundwerkstoff sind unterschiedlich gestaltbar

Prinzipiell kann der Werkstoff Igorex Endlosfasern aus Kohlenstoff, Glas oder Aramid enthalten. Als thermoplastische Matrix zur Fasereinbettung eignen sich Polypropylen (PP), Polyester (PET), Polyphenylensulfid (PPS) und Polyetherketon (PEEK).

Das Pultrusionsverfahren ermöglicht die Herstellung unterschiedlicher Stab- und Profilquerschnitte. Die Krafteinleitungselemente lassen sich je nach Gegenstück kopfförmig unter anderem als Gabel, Auge oder Gewinde gestalten.

Die verpressten Stahlhülsen können auch als teil- und damit demontierbare Halbschalen ausgeführt werden. Ähnlich wirken bei Zugelementen mit rechteckigem Querschnitt Krafteinleitungselemente aus beidseitig aufgepressten und ebenfalls demontierbaren Stahlplatten.

Zugelemente aus Verbundwerkstoff für unterschiedliche Anwendungen einsetzbar

Derartige Zugelemente bieten ein hohes Leistungspotenzial in unterschiedlichen Anwendungsbereichen, zum Beispiel als stabilisierende Verspannungselemente für Steuergestänge, aber auch im Baubereich. Besonders bei technisch anspruchsvollen Holz- und Glasbauten oder bei Geländern können sie nicht nur statische Funktionen erfüllen, sondern ermöglichen auch ein ästhetisches Erscheinungsbild. Angedacht sind auch Zugelemente für Aufbauten im Fahrzeug-, Schiffs- oder Leichtflugzeugbau.

Thomas Decker ist Verkaufsmanager Components bei der Faigle Kunststoffe GmbH in 6971 Hard/Österreich

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