Design for Recycling heißt im Leichtbau auch, Verbindungen am Ende des Lebenszyklus wieder lösen zu können. Schraubverbindungen sind dafür prädestiniert, weil sich geschraubte Bauteile leicht demontieren lassen. Genau das ist jedoch für eine sichere Funktionsweise insbesondere im Leichtbau eine Herausforderung, denn genauso leicht lockern sich Schraubverbindungen von selbst.
Der Beitrag „Warum lösen sich Schrauben?“ – publiziert im Magazin Konstruktionspraxis – geht genau auf dieses Problem ein: Es wird erläutert, welche Mechanismen dazu führen, dass sich Schraubverbindungen von selbst lösen oder lockern. Dazu zählen Losdrehen, Setzen, Kriechen und Relaxation. Die Ursachen unterscheiden sich aber stark nach Anwendungsfall.
Als eine mögliche Lösung wird im Beitrag vorgeschlagen, den Schlupf zwischen den verbundenen Teilen zu beseitigen oder zu mindestens weit genug zu verringern, indem die die Axialspannung oder die Reibung zwischen den eingespannten Teilen erhöht wird. Aber auch das Verringern der zyklischen Belastung, wie Stoß, Schwingung oder zyklische thermische Belastung, kann ein spontanes Lösen vermeiden.
Möglich sei auch, die Reibung zwischen den Schraubengewinden zu erhöhen. Hochwirksam ist eingebrachter Klebstoff, der aber weiderum für die Demontage und die erreichbare Vorspannkraft kontraproduktiv ist. Auch Materialermüdung beschädigt oder verformt eine Schraube und die eingespannten Teile dauerhaft. Sie entsteht durch einen Verlust der Vorspannkraft, der schließlich zum Öffnen der Schraubenverbindung führt.
Gerade bei Leichtbauwerkstoffen sei die gute Planung der Schraubverbindungen besonders wichtig, betont die Autorin. Neben der Zugfestigkeit der Schrauben müsse man auch andere entscheidende Parameter wie Elastizität und Steifigkeit berücksichtigen. Dabei sollten sich Konstrukteure nicht nur Schraubenbrüche zu verhindern suchen, sondern auch neue Ausfallmechanismen berücksichtigen, die enstehen, weil die Leistung der Schraubenverbindungen zunimmt und ihr Gewicht immer weiter reduziert wird. Die Mechanismen Relaxation und Losdrehen kommen gerade in leichten Konstruktionen immer häufiger vor.
Bild: Verschiedene Metallschrauben (Quelle: Depositphotos)
Quelle und weitere Infos: Konstruktionspraxis
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