Intelligente Verschraubung von Kunststoffkomponenten
Kostenoptimierung durch reduzierten Materialeinsatz und kürzere Montagezeiten bei gleichzeitiger Steigerung der Prozesssicherheit
(pressebox) Forchtenberg, 27.02.2015 - Kunststoff hat in den letzten Jahren auch in der Automobilindustrie an Bedeutung gewonnen. Beim Verbinden der Bauteile setzen die Hersteller zunehmend auf Direktverschraubungen, die weder Muttern noch Inserts zur Verbindung der Komponenten benötigen und so die Montagezeit verkürzen.
Formbarkeit, Gewicht und Recyclingfähigkeit sind Pluspunkte, die für die synthetischen Materialien sprechen. Verglichen mit Metallen existiert jedoch eine weitaus größere Anzahl von Kunststoffen. Hinzu kommt, dass diese häufig mit Fasermaterial oder Füllstoffen gemischt werden, um entsprechende Eigenschaften zu erzielen, welche sich dann unmittelbar auf die Schraubverbindung auswirken. "Generell gilt, dass das Anzugsmoment hinsichtlich der geforderten Restvorspannkraft nach Einflussfaktoren wie Temperatur und dynamischer Belastung festgelegt werden muss", sagt Sebastian Krieg. Er arbeitet in der Anwendungstechnik bei Arnold Umformtechnik und ist dort zuständig für die technische Beratung im Bereich Kunststoffdirektverschraubungen.
Steigerung der Verbindungssicherheit
"Die Kunden von Arnold wählen hier bei thermoplastischen Kunststoffen meist die REMFORM®-Schraube", so Krieg (Bild 1). Diese hat eine asymmetrische Gewindegeometrie. Um den Materialfluss zu verbessern, wurde die vom Schraubenkopf abgewandte Gewindeflanke mit einem Radius versehen. Diese bewirkt durch eine optimale Lenkung des Kunststoffes niedrige Gewindeformmomente. Die dem Schraubenkopf zugewandte steile Lastflanke fängt den umgeformten Kunststoff ab und gewährleistet so hohe Auszugkräfte. Für den Anwender bedeutet dies, dass er hohe Vorspannkräfte in den Schraubverband einleiten kann. Die große Differenz zwischen Gewindeformmoment und Überdrehmoment bietet eine hohe Montagesicherheit. Durch den optimierten Materialfluss der REMFORM®-Schrauben gegenüber herkömmlichen symmetrischen 30 Grad-Flankenwinkelschrauben werden in der Regel höhere Überdrehmomente und Auszugskräfte erreicht, was eine höhere Betriebssicherheit der gesamten Schraubverbindung zur Folge hat. "Zudem besitzt die REMFORM®-Schraube im Vergleich zu einer herkömmlichen 30 Grad-Flankenwinkelschraube einen erhöhten Kerndurchmesser. Dieser resultiert in höheren Bruchdrehmomenten der Schraube und bietet somit vor Allem bei der Direktverschraubung von Hochleistungskunststoffen Vorteile", beschreibt Krieg einen weiteren Vorteil.
Im Gegensatz zu anderen Kunststoff-Verbindungstechniken furcht sich die REMFORM ®-Schraube selbständig ihr Gewinde in das vorhandene Kernloch des jeweiligen Kunststoffbauteils. Damit entfallen automatisch nicht nur Muttern und Inserts sondern auch kostenintensive Prozesse im Umfeld der Vorbereitung der Schraubstelle (Grafik 1). Gleichzeitig verkürzt die gefordert hohe Einschraubgeschwindigkeit die Produktionszeit. Mit Blick auf den Gesamtprozess ist durch den Einsatz von Direktverschraubungen hier weiteres Optimierungspotential gegeben (Grafik 2).
Formbarkeit, Gewicht und Recyclingfähigkeit sind Pluspunkte, die für die synthetischen Materialien sprechen. Verglichen mit Metallen existiert jedoch eine weitaus größere Anzahl von Kunststoffen. Hinzu kommt, dass diese häufig mit Fasermaterial oder Füllstoffen gemischt werden, um entsprechende Eigenschaften zu erzielen, welche sich dann unmittelbar auf die Schraubverbindung auswirken. "Generell gilt, dass das Anzugsmoment hinsichtlich der geforderten Restvorspannkraft nach Einflussfaktoren wie Temperatur und dynamischer Belastung festgelegt werden muss", sagt Sebastian Krieg. Er arbeitet in der Anwendungstechnik bei Arnold Umformtechnik und ist dort zuständig für die technische Beratung im Bereich Kunststoffdirektverschraubungen.
Steigerung der Verbindungssicherheit
"Die Kunden von Arnold wählen hier bei thermoplastischen Kunststoffen meist die REMFORM®-Schraube", so Krieg (Bild 1). Diese hat eine asymmetrische Gewindegeometrie. Um den Materialfluss zu verbessern, wurde die vom Schraubenkopf abgewandte Gewindeflanke mit einem Radius versehen. Diese bewirkt durch eine optimale Lenkung des Kunststoffes niedrige Gewindeformmomente. Die dem Schraubenkopf zugewandte steile Lastflanke fängt den umgeformten Kunststoff ab und gewährleistet so hohe Auszugkräfte. Für den Anwender bedeutet dies, dass er hohe Vorspannkräfte in den Schraubverband einleiten kann. Die große Differenz zwischen Gewindeformmoment und Überdrehmoment bietet eine hohe Montagesicherheit. Durch den optimierten Materialfluss der REMFORM®-Schrauben gegenüber herkömmlichen symmetrischen 30 Grad-Flankenwinkelschrauben werden in der Regel höhere Überdrehmomente und Auszugskräfte erreicht, was eine höhere Betriebssicherheit der gesamten Schraubverbindung zur Folge hat. "Zudem besitzt die REMFORM®-Schraube im Vergleich zu einer herkömmlichen 30 Grad-Flankenwinkelschraube einen erhöhten Kerndurchmesser. Dieser resultiert in höheren Bruchdrehmomenten der Schraube und bietet somit vor Allem bei der Direktverschraubung von Hochleistungskunststoffen Vorteile", beschreibt Krieg einen weiteren Vorteil.
Im Gegensatz zu anderen Kunststoff-Verbindungstechniken furcht sich die REMFORM ®-Schraube selbständig ihr Gewinde in das vorhandene Kernloch des jeweiligen Kunststoffbauteils. Damit entfallen automatisch nicht nur Muttern und Inserts sondern auch kostenintensive Prozesse im Umfeld der Vorbereitung der Schraubstelle (Grafik 1). Gleichzeitig verkürzt die gefordert hohe Einschraubgeschwindigkeit die Produktionszeit. Mit Blick auf den Gesamtprozess ist durch den Einsatz von Direktverschraubungen hier weiteres Optimierungspotential gegeben (Grafik 2).
