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Integrieren statt komplizieren

Auch Federsysteme gehen jetzt den smarten Weg! Sie werden monolithisch!

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u-Flex GmbH

Weg mit dem Bauteil-Wirrwarr! Und her mit dem Monoblocksystem!

Ein direkter visueller und technischer Vergleich (siehe unten) soll den, wie U-Flex sagt, enormen Technologiesprung, verdeutlichen: Auf der linken Seite ist die herkömmliche, verschleißanfällige Baugruppe zu sehen. Sie besteht aus einer schweren, separaten Stahlfeder, die mühsam zwischen Messingführungsbüchsen eingespannt, ausgerichtet und gelötet werden muss.

Vergleich zwischen herkömmlichem Federsystem (links) und dem neuen Konzept der monolithischen Bauweise von U-Flex aus der Schweiz, bei dem nicht nur die Zahl der Einzelbauteile stark reduziert werden konnte.(Bild: David Ruh / U-Flex)
Vergleich zwischen herkömmlichem Federsystem (links) und dem neuen Konzept der monolithischen Bauweise von U-Flex aus der Schweiz, bei dem nicht nur die Zahl der Einzelbauteile stark reduziert werden konnte.
(Bild: David Ruh / U-Flex)

Diese Konstruktion neigt unter dynamischer Last zu Mikroverschiebungen und erhöhtem mechanischen Abrieb. Demgegenüber steht rechts die neu gefertigte Systemfeder aus der U-Flex-Ideenschmiede. Aus einem einzigen, homogenen Werkstoffstück herausgearbeitet, präsentiert sie sich als ein perfekt ausbalanciertes, geschlossenes Bauteil mit feinen, präzise eingebrachten Funktionselementen und Entlastungsstrukturen. Die konstruktiven Vorteile dieser Monoblock-Bauweise sind weitreichend: Durch die komplette mechanische Integration entfallen alle Toleranzketten, die bei mehrteiligen Systemen oft zu unerwünschtem Axialversatz oder reibungsbedingter Wärmeentwicklung führen. Der Anwender erhält ein einbaufähiges „Plug and Play“-Element, das ohne Justierung direkt in ein System integriert werden kann.

Spannungsspitzen mit integrierten Entlastungsnuten eliminieren

Außer der reinen Bauteilreduktion stand bei der Entwicklung der U-Flex-Systemfeder vor allem die mechanische Zuverlässigkeit im Fokus. Ein bekanntes Kernproblem hochbelasteter Federelemente im Dauereinsatz sind lokale Spannungsspitzen. Diese treten konstruktionsbedingt vor allem an den kritischen Übergangszonen auf, wo die flexiblen, dynamischen Windungen der Feder in die starren, massiven Befestigungsenden übergehen. Unter zyklischer Belastung und hohen Wechseldrücken führen genau diese lokalen Überlastungen häufig zu Mikrorissen und in der Folge zu fatalen Ermüdungsbrüchen, wie die U-Flex-Experten wissen. Hier kommt aber das optimierte Design von U-Flex in Spiel. Denn mittels modernster Finite-Elemente-Methoden (FEM) wurde der Kraftfluss innerhalb des Bauteils zuvor präzise analysiert. Und anstatt den Übergang starr zu gestalten, wurden integrierte Entlastungsnuten exakt an den geometrischen Belastungsgrenzen eingebracht. Diese Nuten wirken wie ein mechanischer Puffer und ein geometrischer Spannungsverteiler. Denn sie harmonisieren den Kraftfluss unter Last, fangen die gefürchteten Spannungsspitzen effektiv ab und leiten die kinetische Energie gleichmäßig in die massiven Endstücke des Bauteils ein.

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