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Leichtbau Fügen ohne Verbindungselemente

| Redakteur: Bernd Otterbach

Die TU Clausthal hat eine neue Innenhochdruck-Fügeanlage in Betrieb genommen. Damit wollen die Wissenschaftler weitere Erekenntnisse über das Fügen ohne Verbindungselemente gewinnen.

Leichtbau ist im Maschinenbau im Kommen: Dank einer neuen Anlage, die im Institut für Maschinenwesen (IMW) eingeweiht wurde, intensivieren die Forscher der TU Clausthal ihre Aktivitäten auf diesem Gebiet Fügen ohne Verbindungselemente. „Das Gerät ist eine kleine Innovation: Es besteht einerseits aus gekauften Bauteilen, andererseits aus selbstkonstruierten wie dem Fügewerkzeug“, sagt Professor Armin Lohrengel. Der Leiter des IMW bezifferte den Gesamtwert der sogenannten Innenhochdruck-Fügeanlage auf rund 80.000 Euro.

Gewicht sparen ohne Schrauben

„Mit der Maschine lassen sich Bauteile zusammenfügen, ohne Verbindungselemente wie etwa Schrauben nutzen zu müssen - und das spart Gewicht“, erläutert Diplom-Ingenieur Jan Lukas Hilgermann. In der Automobilindustrie nutzt Mercedes bereits die innovative Fügetechnik bei seinen Nockenwellen. Daten und Messgrößen für die gesamte Industrie gibt es darüber allerdings noch nicht. Deshalb untersucht Hilgermann an der TU Clausthal in einem Grundlagenprojekt, das von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert wird, Lebensdauer und Verschleiß solcher „innenhochdruckgefügter Pressverbindungen“.

Die experimentellen Arbeiten dazu werden durch die neue Fügeanlage ermöglicht. Vereinfacht ausgedrückt wird dabei ein Metallring (Nabe) auf ein Rohr (Welle) gesteckt. Anschließend wird das Rohr an der Stelle, an der sich der Ring befindet, von innen mit immensem Druck aufgeblasen. Das Rohr verformt sich und bleibt auch dann mit dem Ring dauerhaft verbunden, wenn der Druck beendet wird.

Lebensdauer von Pressverbindungen

Ziel der Forschung ist es zu ergründen, unter welchen Drücken und mit welchem Material die Pressverbindungen bestimmte Lebensdauern erreichen. Dabei kann die neue Anlage, um Welle und Nabe zu verbinden, einen Maximaldruck von 4.000 bar erzeugen.

Die Forschungsergebnisse könnten später Grundlage sein, um beispielsweise die Lenksäule im Auto als Pressverbindung ohne Schrauben herzustellen. „Hier ließen sich auch Schutzaspekte berücksichtigen“, sagt Hilgermann, „indem die Lenksäule bei einem bestimmten Aufpralldruck in sich zusammensacken würde.“

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