Bestens verbunden

Schwerpunkt

Schrauben – Zu einem Doppelschlag ausgeholt hat Ejot mit seinen Sheet Tracs zum Verbinden von Dünnblechen mit Vorloch sowie mit Lösungen für das Fügen höchstfester Stahlbleche.

22. August 2014

Dass Dinge meistens nicht dort halten, wo sie verbunden wurden, ist hinlänglich bekannt. In der Industrie kann das zu ernsthaften Problemen führen, zum Beispiel wenn es gilt, vorgelochte dünne Bleche prozesssicher zu montieren, erst recht wenn die Verbindung wieder zu lösen sein soll. Waren vor einigen Jahren Bleche noch einen Millimeter und mehr stark, geht die Dicke in jüngster Zeit kontinuierlich nach unten, um Kosten einzusparen.

Aufgrund dieser Tendenz stoßen die herkömmlichen und weit verbreiteten Verbindungen mit handelsüblichen Blechschrauben, einer entsprechenden Klemmmutter oder Presslochprägungen an ihre Grenzen. Sollen die Anwender aber die reduzierten Blechdicken berücksichtigen und gleichzeitig die DIN 7975 für Blechschraubenverbindungen einhalten, stellt sich das Problem, dass die Dicke der zu verbindenden Bauteile mindestens der Steigung der verwendeten Blechschraube entsprechen muss.

Eine mehrfache Wiederholmontage ist nur selten möglich, da sich im Einschraubblech teilweise nur ein Gewindegang im Eingriff befindet. Daher haben sich in den vergangenen Jahren die sogenannten Dünnblechschrauben immer häufiger im Markt durchgesetzt. Diese Schrauben haben ein metrisches 60-Grad-Gewinde und sind in den meisten Fällen mit konischer Spitze ausgeführt. Der Vorteil dieses metrischen Gewindes ist die kleinere Gewindesteigung im Vergleich zu Blechschrauben, wodurch mehr Schraubengewinde im dünnen Blech greifen kann.

Spezialist für dünne Bleche

Der eigentliche Schwachpunkt der Verbindung ist aber meist das geformte Mutterngewinde und nicht die Schraube. Dieses Potenzial hat der Verbindungsspezialist Ejot aus Bad Berleburg erkannt und die Dünnblechschraube Ejot Sheet Tracs für eine prozesssichere Montage im vorgelochten Dünnblech entwickelt. Sie hat einen Flankenwinkel von 45 Grad, der asymmetrisch in einen Anteil von 30 und einen von 15 Grad aufgeteilt ist, um damit aufgrund der geringeren Materialverdrängung ein stabileres Mutterngewinde im Einschraubblech zu erzeugen. Dadurch erhöht sich das Drehmomentniveau der Verschraubung, und dies ermöglicht eine mehrfache Wiederholmontage.

Im unteren, konischen Bereich der Schraube dreht sich der Flankenwinkel um, dadurch bildet sich der entstehende Durchzug überwiegend in Einschraubrichtung aus. Die unrunde Gewindeformzone sorgt für ein einfaches zentriertes Ansetzen, die erhöhten Gewindebereiche gewährleistet ein sicheres Eindringen in den Blechwerkstoff.

Im Gegensatz zu unrunden Gewindegeometrien erzielt der kreisrunde Querschnitt im oberen, tragenden Gewinde eine höhere Flankenüberdeckung im Einschraubblech. Dank der metrischen Steigung lässt sich die Ejot Sheet Tracs im Reparaturfall auch mit herkömmlichen metrischen Schrauben problemlos austauschen.

Schraube für den Leichtbau

Neben den klassischen Einsatzgebieten wie der Verbindung von Blechen bekommt der Leichtbau in der Welt der Konstruktion eine immer höhere Bedeutung. Das Spektrum, in dem innovative leichte Materialien zum Einsatz kommen, hat sich den letzten Jahren kontinuierlich vergrößert. Vor allem in der Automobilindustrie finden sich zunehmend Leichtbauanwendungen, da eine deutliche Reduzierung der CO2-Emissionen nur über eine signifikante Gewichtsreduzierung im Fahrzeugbau zu erreichen ist. Daher hält die Leicht- und Mischbauweise mittlerweile Einzug in nahezu alle Baugruppen zukünftiger Fahrzeugmodelle.

Ein Schwerpunkt liegt dabei im Karosserierohbau, der zunehmend in Multi-Material-Bauweise ausgeführt und in dem eine Vielzahl von Materialien und Werkstoffen verwendet wird. Neben zahlreichen Stahl- und Aluminiumlegierungen setzen die Hersteller auf moderne Usibor-Stähle des luxemburgischen Anbieters Arcelor Mittal, die sie in der Güte 22MnB5 für Struktur- und Sicherheitsbauteile in Fahrzeugen verwenden. Usibor-Stählen wird eine sehr gute Crashsicherheit attestiert, mit der Möglichkeit, im Vergleich zu herkömmlichen, kaltumgeformten Stahlgüten 30 bis 50 Prozent Gewicht einzusparen.

Die neuen Materialien müssen im Verbund höchste Ansprüche an Sicherheit und Verwindungssteifigkeit erfüllen. Doch diese Ziele sind nicht zu erreichen, wenn nicht auch die zum Einsatz kommenden Verbindungselemente ihrerseits Stabilität und Sicherheit gewährleisten und dies unter höchster Belastung. Für diesen schwierigen Spagat hat Ejot zwei verschiedene Systeme entwickelt, die auch in sehr heterogenen Materialien für eine optimale Verbindung sorgen sollen.

In einigen Anwendungen ist zum Beispiel neben einer einseitigen Zugänglichkeit bei der Montage auch die Lösbarkeit der Verbindung ein wichtiges Kriterium, gerade wenn ein Recycling erfolgen soll. Hier ist die FDS-Schraube laut Ejot ein probates Verbindungselement. Mit ihr ließen sich Bleche aus Stahl bis zu einer Stärke von 1,8 Millimetern und bis zu vier Millimeter dickes Aluminium hochqualitativ und ohne Vorloch verbinden. Daher ist die FDS prädestiniert für das Fügen komplexer Space-Frame-Strukturen. So werden allein beim Audi A8 über 700 FDS-Schrauben in die Bauteile der Rohkarosse lochlos gefügt.

Mischverbindungen fügen

Eine weitere Option für das Fügen unterschiedlicher Materialien und Halbzeugarten ist das sogenannte »Verbindende Reibschweißen«, das Ejot unter dem Markennamen Ejoweld vermarktet. Diese Entwicklung bietet dem Anwender von Verbindungstechnik erstmalig die Möglichkeit, mit einem robotertauglichen Reibelement-Setzgerät Mischverbindungen zu fügen, die aus Leichtbauwerkstoffen und den höchstfesten Usibor-Stählen bestehen.

Mit diesem neuartigen Verfahren will Ejot die Fügeoperation ohne Vorbehandlung der Fügepartner schnell, automatisiert, mit hoher Festigkeit und reproduzierbar realisieren können. Die dazu gehörige Anlagentechnik ist modular aufgebaut und erlaubt eine maximale Flexibilität zur Anpassung an die Fügeaufgabe. mk

Auf einen Blick

Die Ejot-Gruppe

- Mittelständischer Spezialist für Verbindungstechnik.

- 2.500 Mitarbeiter in 31 Landesgesellschaften. zKunden aus Automobilindustrie, Telekommunikation, Unterhaltungselektronik, Baugewerbe.

- Gewindefurchende Schrauben für Metalle und Kunststoffe, technische Umformteile, Befestigung von Baustoffen an Gebäuden.

- Partnerschaftliche Entwicklung mit dem Kunden.

Erschienen in Ausgabe: 06/2014