Man könnte den Satz mit dem Wort „Schraube“ abschließen – es wäre sicherlich nicht verkehrt. Letztendlich ist ein Verbindungselement für Vieles verantwortlich. Das stimmte auch in den Zeiten, wo die Plastikteile nur für den Spielzeugbau angewendet wurden. In der Industrie setzte man jedoch auf Metall, und die Stahlschraube musste halten.
Heute ist Vieles anders. Es kamen neue Stoffe dazu, neue Techniken. Auch die Verbindungselemente werden neu durchdacht. Sehr aktuell ist das Thema „Kunststoffverschraubung“ geworden. Hier setzte sich unter anderem eine von mehreren vielversprechenden Technologien durch – die Direktverschraubung.
Kunststoffdirektverschraubungen sind ein Thema für sich. Sie erfordern andere Schraubstrategien, andere Parameter. Auch die Verbindungselemente sind anders. Die Kunststoffschrauben setzen sich durch, die gewindeformenden Metallschrauben werden weiterentwickelt. Was bleibt, sind die Ziele: Verkürzung der Montagezeiten und die Kostenreduktion.
Die führenden Hersteller von Verbindungselementen arbeiten permanent an der Verbesserung von Schraubenmodellen – es geht nicht alleine um das Material (ob Kunststoff oder Stahl) – sondern auch die Form der Schraube entscheidet viel.
Die Stahlschraube für einen schlanken Montageprozess
Als Beispiel für solche Hightech–Elemente dient die REMFORM®-Schraube von Arnold Umformtechnik GmbH.
Die Gewindegeometrie von REMFORM® vereinfacht den Montageprozess spürbar. Das Bauteil wird bereits mit den notwendigen Kernlöchern produziert. Direkt nach dem Guss kann das Teil mit der Schraube montiert werden. Die REMFORM® hat einen optimierten Gewindekern, der die Schwingfestigkeit und den Bruchdrehmoment der Schraube messbar erhöht.
Um den Kunden projektspezifische Lösungen anbieten zu können, verwendet Arnold eigene Prognosetools, um die mechanischen Anforderungen an die Verbindung mit dem ausgewählten Kunststoff in Einklang zu bringen. Der Montageprozess und die Montagevorspannkräfte können auf diese Weise bei dem Design der Schraube berücksichtig werden. So wird diese zu einem optimalen Verbindungselement für den konkreten Montagejob.
Für den Leichtbau braucht man leichte Schrauben
„Leichtbau“ – ein Begriff, der auf die Zukunft der Technologien, insbesondere in der Automobilindustrie, einen großen Einfluss hat. Das Unternehmen EJOT Holding GmbH & Co. KG hat nun eine Kunststoffschraube DELTA PT P® entwickelt, welche aus dem durch Glasfaseranteile verstärkten Konstruktionswerkstoff PPA GF50 besteht und bis zu 85% leichter als vergleichbare Stahlschrauben ist. Aber das Gewicht ist wohl nicht der einzige Vorteil, so EJOT:
„Die Festigkeit des Einschraubmaterials ist oftmals deutlich niedriger als der Schraubenwerkstoff selbst. Im Interesse einer Angleichung der Materialfestigkeiten, sollte der Werkstoff der Schraube an den des Einschraubmaterials angepasst werden. Dies prädestiniert in erster Linie der Kunststoff als Schraubenwerkstoff “.
Aber alleine eine Kunststoffschraube auf den Markt zu bringen wäre nur eine halbe Sache gewesen. Ein spezielles Berechnungsprogramm ist hier von Nöten, da die existierenden Programme meist auf die Metallschraube ausgelegt waren. Viele solcher Programme sind meistens auf Basis von VDI 2230 ausgearbeitet und sind auf die Berechnung metrischer Schraubverbindungen in metallischen Werkstoffen beschränkt. Deswegen hat EJOT eine eigene Lösung entwickelt: das Prognoseprogramm DELTA CALC®. So ist ein leistungsfähiges und präzises Berechnungswerkzeug entstanden, welches ein Vorspannkraftorientiertes Konstruieren ermöglicht.
Diese zwei Beispiele für moderne Verbindungselemente zeigen, dass solchen Lösungen auf dem Markt nicht fehlen. Doch der technische Vorschritt und die damit verbundene Qualität sind nicht die einzigen Entscheidungskriterien für den Anwender.
Preiswerte Alternative und die Rolle der Schraubtechnik
Die Schraubtechnikhersteller wissen mit diesen Schrauben umzugehen. Es gibt passende Applikationen auf dem Markt, wie angepasste Schraubprogramme.
Mit diesen speziell entwickelten Verbindungselementen, sollte die Montage eigentlich einen ziemlich klaren Prozess darstellen. Vorausgesetzt, man greift auf diese Elemente zurück… Das tut man aber nicht immer.
Viele Produktionsunternehmen haben längst ausgerechnet, dass sich bei manchen Prozessen an der Schraube sparen lässt. Man nimmt nicht immer die besten. Die Stückzahlen entscheiden. Das bedeutet natürlich selten, dass man auf die Qualität der Schraubverbindung keinen Wert mehr legt – man sucht einfach andere Wege, um diese zu erreichen. Das „beklagen“ oft die Schraubtechnikhersteller, wessen Arbeit am Endergebnis gemessen wird. Die Vorspannkraft muss erreicht werden, ob mit einer Hightech-Schraube oder mit einem preiswerten Ersatz.
„Beklagen“ steht hier nicht umsonst in Klammern, denn genau diese Herausforderungen berechtigen die vielen Investitionen in die Entwicklung der Projektspezifischen Schraubapplikationen. Für den Endkunden, ein Produktionsunternehmen, reicht eine einfache Berechnung, dann ist klar – die in die Schraubapplikation investierten 100.000€ werden durch die Ersparnisse an Verbindungselementen schnell zurückfließen.
An dieser Stelle sollte man klarstellen, dass solche Produktionsmodelle bei Weitem nicht immer angewendet werden. Die hohe Qualität weiß sich durchzusetzen. Dennoch dürfen wir hier von einer Tendenz sprechen.
Bei den Kunststoffverschraubungen mag diese besonders bemerkbar sein, doch auch andere Verschraubungstypen sind davon betroffen. Wie langlebig diese Tendenz ist, hängt von mehreren Faktoren ab. Einer davon bleibt natürlich der Preis der Verbindungselemente, also dessen Produktions- oder Importkosten.
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