Ejot Delta PT, Bild: Ejot

Ejot Delta PT – berechenbar mehr Leistung in Kunststoff. Bild: Ejot

Die Ejot-Delta-PT Schraube ist ein leistungsfähiges Verbindungselement für eine sichere und problemlose Direktverschraubung in thermoplastische Kunststoffe. Ein auf den mechanischen Parametern vieler tausend Anwendungs- und Testverschraubungen basierendes Forschungsprogramm brachte die Erkenntnis, auch bei Thermoplasten mit Vorspannkräften verlässlich kalkulieren zu können (vgl. VDI 2230). Neben der Delta-PT-Geometrie entstand so das dazugehörige Prognose-Programm Ejot Delta Calc.

Basierend auf der VDI 2230 existieren heute bereits zahlreiche leistungsfähige Berechnungsprogramme im Markt. Deren Anwendungsfelder beschränken sich jedoch lediglich auf die Berechnung metrischer Schraubverbindungen in metallischen Werkstoffen. Für die Kalkulation selbstfurchender Schraubverbindungen in Kunststoffe sind die Richtlinien der VDI 2230 somit nur bedingt anwendbar. Insbesondere der Prozess des Gewindefurchens und die spezifischen Werkstoffeigenschaften thermoplastischer Kunststoffe werden dort nicht berücksichtigt.

Mit der Entwicklung des Prognoseprogramms Delta Calc hat sich Ejot dieser Problematik angenommen, um den Kunden eine Hilfestellung in der Konstruktion anbieten zu können. Entstanden ist ein leistungsfähiges und präzises Berechnungswerkzeug, welches sich bereits in zahlreichen Anwendungen bewährt hat sowie Gegenstand einer fortlaufenden Optimierung und Weiterentwicklung ist.

Diagramm Konfiguration, Bild: Ejot
Konfiguration der Schraube und des Einschraubdoms . Bild: Ejot

Vorspannkraftorientiertes Konstruieren

Für die Dimensionierung des Einschraubdoms rechnet die Software standardmäßig mit den Konstruktionsrichtlinien der Delta PT. In der Praxis ergeben sich aber oft Abweichungen von diesen Vorgaben. Die Auswirkungen dieser Abweichungen lassen sich innerhalb realistischer Grenzen mit dem Programm simulieren. Durch die Anbindung einer Werkstoffdatenbank kann aus einer Vielzahl von etwa 350 verschiedenen Thermoplasten für die Berechnung der Schraubverbindung ausgewählt werden.

Die Vorspannkraft, das eigentliche Qualitätsmerkmal einer Schraubverbindung, ist die zentrale Größe für die Berechnung mit Delta Calc. Unter Angabe der Vorspannkraft sowie der Kenntnis des Einschraub- sowie des Klemmteilmaterials kann zuverlässig ermittelt werden, welche Schraubenabmessung und welches Anziehdrehmoment erforderlich sind, um die vorgegebene Vorspannkraft prozesssicher erreichen zu können. Auch eine reversible Berechnung, also die Vorgabe des Anziehdrehmoments zur Ermittlung der Vorspannkraft, ist möglich.

Das Programm ist in der Lage, verschiedene Versagensarten (z.B. Überdrehen, Schraubenbruch) und deren Eintrittszeitpunkte (z.B. Vorspannkraft beim Überdrehen) zu berechnen. Durch deren Kenntnis ist es möglich, optimale Montageparameter durch das Programm festzulegen, um so Fehlerrisiken zu minimieren und eine prozesssichere Verschraubung zu gewährleisten.

Moment/Kraft-Diagramm, graphische Darstellung, Bild: Ejot
Moment/Kraft-Diagramm, graphische Darstellung der Drehmomente und Vorspannkräfte sowie der möglichen Versagensarten. Bild: Ejot

Prognose des Langzeitverhaltens

Die durch das Anziehdrehmoment aufgebrachte Vorspannkraft nimmt durch das Relaxationsverhalten des Kunststoffs bedingt zeit- und temperaturabhängig ab. Das Software-Tool ermöglicht es, diesen Vorspannkraftverlust unter Angabe von Zeit und Temperatur zu prognostizieren.

Diese und weitere Funktionen zur Vorausberechnung der Schraubverbindung führen zu einer deutlichen Reduktion der Entwicklungszeit und somit folglich auch zu signifikanten Kosteneinsparungseffekten bei der Konstruktion von Bauteilen. Diese Einsparpotenziale können frühzeitig erkannt und genutzt werden. Eine Überdimensionierung der Schraubverbindung wird vermieden, Material und damit Gewicht werden eingespart. Zeitaufwendige und kostenintensive Versuche am Bauteil werden auf ein Minimum reduziert.

Dieses Berechnungsprogramm steht den Kunden nun, neben weiteren Services wie beispielsweise Download-Möglichkeiten für CAD-Daten und Produktinformationen, auch online unter www.industrie.ejot.de zur Verfügung. Nach erforderlicher Registrierung unter „CAD & mehr“ können Konstrukteure und Entwickler in diesem Servicebereich Delta Calc in einer so genannten Light-Version direkt online nutzen. Light deshalb, da bei der Entwicklung dieses Tools nach dem Motto weniger ist mehr größter Wert auf die Benutzerfreundlichkeit gelegt wurde, damit die User dieses Werkzeug eigenständig nutzen können.

Für hochkomplexe Anwendungen, die unter Umständen durch die Light-Version nicht abgedeckt werden können, stehen den Kunden selbstverständlich das gesamte verbindungstechnische Know-how der Ejot-Anwendungsingenieure und des Schraublabors Applitec zur Verfügung.  wk