In der Automobil- und Luftfahrtindustrie, aber auch in vielen anderen Branchen, ist die Umsetzung innovativer Leichtbau-Lösungen in Anbetracht zunehmender Anforderungen an Ressourcenschonung und Energieeffizienz zwingend notwendig. Neben vielen anderen im […]
Die Cell PT von Ejot: materialschonendes Gewindeprägen durch elastische Umformung im Tubus. (Foto: Ejot)
In der Automobil- und Luftfahrtindustrie, aber auch in vielen anderen Branchen, ist die Umsetzung innovativer Leichtbau-Lösungen in Anbetracht zunehmender Anforderungen an Ressourcenschonung und Energieeffizienz zwingend notwendig. Neben vielen anderen im Markt existierenden Leichtbaumaterialien erfreuen sich insbesondere die mittels MuCell-Verfahren hergestellten, geschäumten Thermoplaste einer zunehmenden Beliebtheit bei Konstrukteuren und Bauteilentwicklern. Für diesen Anwendungsbereich präsentiert Ejot, Bad Berleburg, auf der Fakuma ein leistungsfähiges Verbindungselement – die Cell PT Schraube.
Bei der Entwicklung von Kunststoff-Bauteilen finden aus Gewichtsgründen zunehmend geschäumte Thermoplaste ihre Berücksichtigung im Lastenheft. Dieses innovative Material ermöglicht eine deutliche Kosteneinsparung in der Herstellung, da es sich sehr gut verarbeiten lässt und damit den gesamten Produktionsprozess erheblich effizienter gestaltet. In der Praxis wird zwischen zwei unterschiedlichen Schäumverfahren unterschieden, physikalisch oder chemisch. Diese unterscheiden sich sowohl im Herstellungsprozess als auch in der Struktur des Kunststoffteils, was sich in unterschiedlichen Zellgrößen niederschlägt. Das Ergebnis bei beiden Verfahren ist immer eine mikrozellulare Schaumstruktur im Bauteil (auch bei Wandstärken unter 1 mm) und eine kompakte Randschicht.
Neben den verarbeitungstechnischen Vorzügen dieses Verfahrens ist der wichtigste Grund für die steigende Beliebtheit der unbestrittene Gewichtsvorteil. Je nach Bauteil sind 5 bis 15 Prozent Gewichtseinsparung realisierbar. Dies eröffnet thermoplastisch geschäumten Bauteilen ein breites Spektrum möglicher Anwendungen. Für den Automobilsektor ist beispielsweise der gesamte Interior-Bereich prädestiniert für deren Einsatz. Vom Instrumententräger über Blenden, Klappen, Tür- und Sitzverkleidungen, Elektronik- und Steuergehäusen bis hin zu Griffen oder Abdeckungen, dem Spektrum möglicher Einsatzgebiete sind kaum Grenzen gesetzt.
Da sich die geringere Dichte des geschäumten Thermoplastes, die letztlich den Gewichtsvorteil ausmacht, unmittelbar auf die Stabilität auswirkt, stellt sich für den Produktentwickler die Herausforderung, dies bei der Bauteilauslegung konstruktiv zu berücksichtigen. Damit einhergehend muss auch das Befestigungskonzept neu überdacht werden, da herkömmliche selbstfurchende Schrauben für diese veränderten Materialeigenschaften nicht ausgelegt sind und daher schnell an ihre Grenzen stoßen. Für diesen Anwendungsfall hat Ejot die Cell PT entwickelt. Diese neuartige Schraube besitzt eine spezielle Gewindekontur aufgrund der besonders ausgeformten Gewindespitzen in Verbindung mit einer ausgefeilten Flankenwinkel-Radien-Kombination im Gewindebereich.
Diese spezielle Gewindekontur der Cell PT wurde in umfassenden Versuchsreihen eigens für die zellular geschäumten Thermoplaste entwickelt. Diese Kontur ermöglicht, im Gegensatz zu selbstfurchenden Geometrien, materialschonendes Gewindeprägen durch eine elastische / plastische Umformung im Kunststoff-Tubus. Durch das Gewindeprägen wird die kompakte Randschicht im Kernloch vom Gewindezahn verformt und nicht zerstört – sie bleibt somit erhalten. Die daraus resultierende, hohe Drehmoment- und Kraftübertragung in geschäumte Thermoplaste gewährleistet hohe verbindungstechnische Sicherheit. Bei Sacklochverschraubungen wird sogar eine weitere Erhöhung der Drehmomente erreicht, da die besonders ausgeformte Spitze zusätzlich in das Kunststoffmaterial am Sacklochgrund eindringt.
