Werkstoffe 20.01.2006, 18:42 Uhr

Schrauben aus Kunststoff übertrumpfen solche aus Titan  

je kleiner die Schraube, desto weniger Gewicht. Das könnte sich ändern. Neuartige Schrauben aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) sind nicht nur Leichtgewichte, sondern mit ihren Eigenschaften stellen sie selbst Konkurrenten aus Titan in den Schatten. Ihr Nachteil ist jedoch noch der sehr hohe Preis.

Der entscheidende Kniff im Verfahren: die Endlosfasern im Bauteil bleiben unversehrt. „Beim Pressen der Schrauben schiebt sich ein Teil der Fasern wie eine Helix in das Gewinde, während die Fasern im Innern axial ausgerichtet bleiben“, erklärte Tognini den VDI nachrichten. Die durchgehenden Fasern würden so zugleich das Gewinde und den Gesamtkörper stabilisieren.

Material und Technik haben allerdings ihren Preis. Mit einem Stückpreis im oberen einstelligen €-Bereich können die hochwertigen Schrauben bisher nur mit ähnlich exklusiven Verbindern aus Titan konkurrieren. Aber mit günstigeren Ausgangsmaterialien ist laut Tognini auch eine Massenfertigung von Schrauben im Centbereich denkbar: „Zwar nicht unbedingt für Volumenfahrzeuge wie den Golf, aber für Kleinserien im Sportwagen- und Luxussegment“, schränkt er ein. Für sehr hohe Stückzahlen dauere die Produktion zu lange gerade das Abkühlen der heiß gepressten Schrauben ziehe die Takte in die Länge.

Chancen für Anwendungen im Automobilbereich ergeben sich durch den zunehmenden Einsatz von Magnesium, mit dem das Fahrzeuggewicht gesenkt werden soll. Experten aus der Branche berichten von Problemen beim Einsatz von Stahlschrauben mit Magnesium. Die Verschraubungen tendierten im Betrieb dazu, sich vibrationsbedingt zu lösen und erforderten zudem eine aufwändige Vorbehandlung gegen Korrosion. Beide Probleme erübrigen sich mit den Kunststoffschrauben von icotec.

Gleichfalls beachtlich ist das große Leichtbaupotenzial, das in den CFK-Schrauben steckt. Tognini rechnet vor, dass eine M4-Schraube aus Kunststoff um 1,4 g leichter ist als eine gleich große aus Stahl. Würde dagegen statt einer M4-Stahlschraube eine M5-Kunststoffschraube gewählt, fiele durch die größere Bohrung die Gewichtsminderung noch größer aus bei einer Bohrung in Aluminium sei die Struktur dann mit der Schraube leichter als vorher ohne. „Man sollte unsere Schrauben also so groß auslegen, wie es die Konstruktion erlaubt“, rät Tognini. Damit würde der bisherige konstruktive Ansatz, Schraubverbindungen so klein wie möglich zu gestalten, ins Gegenteil verkehrt.

Tognini gibt sich optimistisch, dass sein CFM-Verfahren auch im Automobilbau den CFK-Einsatz erhöhen werde. Erfahrungen in der Luftfahrtindustrie hätten gezeigt, dass der Vorteil des effektiveren Produktdesigns die Mehrkosten des Materials meist aufwiege. „Wo statt drei Einzelteilen nur ein exakt angepasstes Gussteil eingesetzt wird“, erklärt er, „rechnet sich unser System allein schon wegen der Zeitersparnis bei der Montage.“ PETER TRECHOW/WOP

 

Von Peter Trechow/Wolfgang Pester
Von Peter Trechow/Wolfgang Pester

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