Weippert Kunststofftechnik im Juni-ThinKing Mit Kunststoff-Schrauben Leichtbau betreiben

Redakteur: Peter Königsreuther

Dem Materialmix im Leichtbau gehört die Zukunft, sagen die Experten der Landesagentur Leichtbau-Baden-Württemberg und Veranstalter des ThinKing. Entsprechend wichtig werden Fügeverfahren. Weippert Kunststofftechnik hat Schrauben aus Kunststoff auf den Markt gebracht, die für diesen Zweck sehr gut geeignet sind.

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Die Firma Weippert Kunststofftechnik aus Öhringen hat Schrauben aus Kunststoff auf den Markt gebracht, die bis zu 80 % leichter sind als ihre Pendants aus Stahl.
Die Firma Weippert Kunststofftechnik aus Öhringen hat Schrauben aus Kunststoff auf den Markt gebracht, die bis zu 80 % leichter sind als ihre Pendants aus Stahl.
(Bild: Weippert)

Herkömmliche Fügeelemente, etwa aus Stahl, bringen oft schon selbst einiges auf die Waage, wodurch Gewichtseinsparungen zu verpuffen drohen, heißt es. Die Firma Weippert Kunststofftechnik GmbH & Co. KG aus Öhringen habe nun Schrauben aus Kunststoff auf den Markt gebracht, die wesentlich leichter sind als ihre Pendants aus Stahl. Durch kurze Glasfasern im Kunststoff wird dabei eine für Kunststoffe besonders hohe Zugfestigkeit erreicht, so Weippert. Weitere Vorteile der Verwendung von Kunststoff seien die Korrosionsfestigkeit und das elektrische Isolationsvermögen der Polymere.

Mit Erleichterung sicher gefügt

Die Landesagentur für Leichtbau Baden-Württemberg präsentiert diese Innovation mit ihrem ThinKing im Juni. Die Leichtbau BW GmbH gibt nach eigenen Worten mit diesem Label monatlich innovativen Produkten oder Dienstleistungen im Leichtbau aus Baden-Württemberg eine Plattform. Die Gewichtseinsparung durch die WT-Schrauben ist deutlich. Eine Sechskantschraube der Größe M6×40 aus dem Kunststoff PA6-GF30 wiegt 1,6 g, mit PA-GF60 sind es 2,3 g. Wird die Schraube aus Stahl gefertigt, kommen 9,3 g zusammen. Bei einer Zylinderschraube mit Innensechskant der Größe M8×40 fällt der Gewichtsunterschied noch deutlicher aus. Gefertigt aus PA6-GF30 wiegt die Schraube 3,2 g. In Stahl bringt sie 17,2 g auf die Waage. Das ist eine Gewichtseinsparung von über 80 %, betonen die Verbindungstechnik-Spezialisten.

Geschäftsführer Günter Weippert veranschaulicht das Potenzial so: „Wenn man sich vorstellt, dass es bei einem Lkw über 1000 Verbindungsstellen gibt, da kommt richtig was zusammen.“

Umfangreiches Verbindungssortiment

Seit 1992 fertigt der Unternehmer in Auftrag Kunststoffteile im Spritzgussverfahren in allen Formen und Größen. Mit den Kunststoffschrauben bringt sein Betrieb nun nach zwei Jahren Entwicklungszeit die ersten eigenen Produkte auf den Markt. Bereits lieferbar sind WT-Schrauben aus Kunststoff (PA mit unterschiedlichen Füllstoffen) als Sechskantschrauben, Flachkopfschrauben mit TX-Antrieb und Zylinderschrauben mit Innensechskant in den Größen M6 und M8, Länge 40 mm. Als Zubehör sind WT-Sechskantmuttern und WT-Unterlegscheiben lieferbar in den Größen M6 und M8.

Geplant sind zudem Schrauben M3 - Länge 35 mm, M4 - Länge 16, 20 und 30 mm, M5 - Länge 10, 16, 20, 25 und 30 mm sowie Senkkopfschrauben M3, M4 und M5 in Längen von 10 bis 25 mm. Lieferbar sind sie bis zu einer jährlichen Stückzahl von 3 bis 5 Mio.. Derzeit wartet das Unternehmen noch auf ein neues Werkzeug. Damit werden dank Spritzguss noch höhere Stückzahlen möglich sein. Damit können die Schrauben auch preislich mehr mit Stahl mithalten.

Modifikationen machen anpassungsfähig

Verarbeitet werden bei Weippert Granulate mit und ohne Füllstoffe. Die Glasfasern beispielsweise können einen Anteil bis 50 % haben. Möglich ist auch das Einbringen von Glaskugeln, Holz- oder Carbonfasern. Die Glasfasern mit einer Länge von circa 3 bis 5 mm sind bereits enthalten im Kunststoffgranulat, das für den Spritzguss verwendet wird. Verarbeitet werden grundsätzlich RoHS konforme Thermoplaste, die sich nach Kundenvorgaben auch einfärben lassen.

In puncto Zugfestigkeit können die Kunststoffschrauben sich sehen lassen, vor allem dank der verarbeiteten Glasfasern. Bei Versuchen im Labor der Hochschule Heilbronn hielten die Schrauben bei Zugversuchen Kräften zwischen 2000 und 4500 N stand. „Aktuell testen wir neue Materialien wie etwa Polyamid, wichtig ist uns vor allem eine hohe Qualität“, sagt Weippert. Am Drehmoment werde auch noch „geschraubt“. Hier sind die Werte für viele Anwendungen gut, liegen aber erwartungsgemäß deutlich unter denen von Stahl, so Weippert.

Sparfaktor mit Dynamik

Um die mechanischen Eigenschaften wie etwa Zugfestigkeit und Anzugsdrehmoment zu verbessern, hat Weippert bei den WT-Schrauben die Kopfgeometrie modifiziert. Auch die WT-Unterlagscheiben haben eine Anpassung erhalten, wie es weiter heißt. Innen- und Außendurchmesser haben nun unterschiedliche Höhen – die Scheibe ist konkav. Die Kriecheigenschaften des Kunststoffes werden dadurch kompensiert. Es verbessere sich zum Beispiel auch die Abdichtung auf der Auflagefläche.

Durch die gute Korrosionsbeständigkeit und das geringe Eigengewicht könnten auch Konstruktionen, vor allem was den Bereich Leichtbau betrifft, ganz neu angegangen werden. Die Vielfalt an Kunststoffen ermöglicht zudem eine Umsetzung vieler geforderter chemischer Eigenschaften, wie geringe elektrische Leitfähigkeit, Lebensmittelechtheit sowie Chemikalien- und Säurebeständigkeit, so Weippert. Ein weiterer Vorteil der Kunststoffschrauben durch die erzielte Gewichtseinsparung ist, dass Systeme dynamischer werden und so weniger Energie verbrauchen bei gleichen Antriebsbedingungen.

In-Stahl-Denker müssen überzeugt werden

Denkbar wäre bei Anwendungen in der Automatisierung, etwa bei Handling-Geräten für Spritzgussmaschinen. Hier würde bei einem Werkzeugcrash ein Greifarm aus Kunststoff in Verbindung mit Kunststoffschrauben einen geringeren Schaden verursachen als Stahlbauteile und Stahlschrauben.

Die Anwendungsgebiete für die Kunststoffschrauben sind vielfältig. Hauptabnehmer ist aktuell die Elektro- und Elektronikindustrie sowie Wasser- und Abwassertechnik. Auch Anlagen- und Behälterbau, Robotik, Fahrzeugbau, Möbelindustrie sowie Medizintechnik und viele weitere Branchen eignen sich für den Einsatz der leichten Kunststoffschrauben. „Der Bedarf ist da. Das hat unser Auftritt bei der Hannover Messe Industrial Supply gezeigt“, erinnert sich Weippert. Bei vielen Ingenieuren, die von der Stahlseite her kommen, braucht es aber noch Überzeugungsarbeit, registriert der Weippert-Chef.

MM

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