EJOT ALtra CALC®

Konstruktionsunterstützung für Direktverschraubungen in Leichtmetalle

© 2014 EJOT GmbH & Co. KG

EJOT ALtra CALC® – Das neue Prognoseprogramm für die ALtracs® Plus Schraube © 2014 EJOT GmbH & Co. KG

Als wertvolle Unterstützung bietet EJOT für Konstrukteure und Entwickler Prognoseprogramme für die Vor-Auslegung von Direktverschraubungen an. Mit diesen Tools können Verschraubungsparameter in Abhängigkeit von Werkstoffen und Konstruktionsparametern berechnet werden.

Zahlreiche Praxisbeispiele belegen, dass mit diesen Programmen bereits während der Entwicklungsphase signifikante Einspareffekte erzielt werden können. Speziell für die Prognose von Direktverschraubungen in Leichtmetalle wurde das neue Programm ALtra CALC® entwickelt.

EJOT ALtracs® Plus Schrauben sind speziell entwickelte selbstfurchende Verbindungselemente für maximale Festigkeit bei der Verschraubung in Leichtmetall-Werkstoffe bis zu einer Härte von 140 HB. Auf Basis eines umfangreichen Forschungs- und Entwicklungsprogrammes entstand das speziell für diesen Schraubentyp entwickelte Prognoseprogramm ALtra 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 sind die Richtlinien der VDI 2230 somit nur bedingt anwendbar.

Insbesondere der Prozess des Gewindefurchens und die spezifischen Eigenschaften der direkt verschraubten Werkstoffe werden dort nicht berücksichtigt. Dazu zählen auch die verschiedenen Leichtmetalle wie beispielsweise Aluminium und Magnesium.

Mit der Entwicklung des Prognoseprogramms ALtra CALC® hat sich EJOT als ein Marktführer auf dem Gebiet der Direktverschraubung dieser Problematik angenommen, um den Kunden eine optimale Hilfestellung bei der Konstruktion anbieten zu können. Entstanden ist ein leistungsfähiges und präzises Berechnungswerkzeug, welches sich bereits in zahlreichen Anwendungen bewährt hat sowie Gegenstand fortlaufender Optimierung und Weiterentwicklung ist.

Kurz-Charakteristik der Anwendungsmöglichkeiten von ALtra CALC®:

Dimensionierung der Schraubstelle

Für die Dimensionierung der Schraubstelle rechnet ALtra CALC® standardmäßig mit der Konstruktionsrichtlinie der EJOT ALtracs® Plus Schraube. In der Praxis ergeben sich allerdings häufig 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 verschiedener Leichtmetall-Legierungen für die Berechnung der Schraubverbindung ausgewählt werden.

Vorspannkraftorientiertes Konstruieren

Die Vorspannkraft, das eigentliche „Qualitätsmerkmal“ einer Schraubverbindung, ist die zentrale Größe für die Berechnung. 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.

Simulation von Oberflächen- und Gleitmitteleinflüssen

Insbesondere bei der Direktverschraubung in Leichtmetalle ist der Einfluss der Schraubenoberfläche auf die resultierenden Drehmomente und Vorspannkräfte signifikant. Im Prognoseprogramm ALtra CALC® sind 14 verschiedene Schraubenoberflächen hinterlegt, die sich optional mit verschiedenen Gleitmitteln kombinieren lassen. Wiederum in Kombination mit dem verschraubten Material und dem Kopfauflagematerial werden die entsprechenden Reibbeiwerte ermittelt, welche schlussendlich für die Berechnung der Drehmomente und Vorspannkräfte herangezogen werden.

Ermittlung optimaler Montageparameter

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

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

Darüber hinaus bietet EJOT für Kunden und Interessenten im Internet unter „www.industrie.ejot.de“ nach erforderlicher Registrierung im Servicebereich "CAD & mehr", neben vielen anderen Services, die Online-Nutzung des Prognoseprogrammes in einer so genannten "Light-Version" an.

Quelle: EJOT GmbH & Co. KG