Mini-Schrauber - Atlas Copco

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Software 26.-29.9.2006 Halle 2, Stand 2415 Seit dem Sommer gilt das Verwendungsverbot für sechswertiges Chrom in Elektrogeräten. Das ist der Anfang vom Ende für den Werkstoff in industriellen Anwendungen: Schraubenhersteller werden bald völlig auf Chrom VI verzichten, Konstrukteure sollten schon heute Alternativen suchen. Selbst Hersteller von Maschinen und Geräten, die nicht unter das Stoffverbot der verschiedenen EU- Richtlinien fallen, müssen Alternativen zu chromatierten Schrauben finden“, betont Dirk Biebricher, Manager Advanced Fastening Technology (AFT) bei Atlas Copco Tools in Essen. „Denn die Zulieferer werden über kurz oder lang 10 DK 2/06 keine Chrom-VI-haltigen Schrauben mehr anbieten.“ Damit steht Chrom VI, das jahrezehntelang als Deckschicht verzinkte Schrauben vor Korrosion geschützt hat, vor dem Aus. Katalysator dieser Entwicklung sind die EU-Richtlinien über Elektro- und Elektronik-Altgeräte (WEEE-Richtlinie 2002/95/EG) sowie zur Beschränkung der Verwendung bestimmter gefährlicher Stoffe in Elektro- und Elektronikgeräten (RoHS-Richtlinie 2002/96/EG). Die Umsetzungen in nationale Gesetze verbieten Herstellern seit dem 1. Juli, in der Europäischen Union Elektrogeräte in Verkehr zu bringen, die Blei, Chrom VI, Cadmium, Quecksilber oder bromhaltige Flammschutzmittel enthalten; für die Automobilindustrie gelten Übergangsfristen bis maximal zum 1. Juli 2008. „Wenn sich der Markt durch diesen leichten Schubs von Chrom VI abwendet“, warnt Biebricher, „bekommen sogar Konstrukteure von Maschinen und Anlagen ein Problem, die in den EU-Richtlinien ausgenommen sind.“ Denn sie müssen alle Schraubverbindungen neu berechnen. „Alternative Beschichtungsmethoden verändern aber nicht nur das Werkstoffe, ihre Oberflächen und eine eventuelle Schmierung verändern die in einer Schraubverbindung auftretenden Reibwerte. Die aber entscheiden, wieviel Klemmkraft vom aufgebrachten Drehmoment in die Verbindung eingeht. Selbst wenn ein Drehmomentschlüssel bei verschiedenen Schrauben immer das gleiche Drehmoment anzeigt, kann die tatsächliche Klemmkraft in den Verbindungen unterschiedlich sein Konstrukteure müssen Alternativen finden „Sechswertiges Chrom steht im Maschinenbau vor dem Aus!“ Maß von Schrauben, Muttern und Gewinden“, erklärt der Verbindungsexperte. „Vielmehr können Chrom-VI- Ersatzstoffe auch abweichende Reibwerte der Oberflächen aufweisen.“ In solchen Fällen können sich ganz andere Klemmkräfte zwischen den verbundenen Bauteilen ergeben, obwohl das eingestellte Drehmoment beim Verschrauben nicht verändert wurde. In einigen Fällen sank die Klemmkraft um bis zu 70 Prozent „Normalerweise gehen nur etwa zehn Prozent des aufgebrachten Drehmoments in die Klemmkraft ein“, weiß Biebricher. „50 Prozent verliert man an die Reibung zwischen Schraubenkopf und Material, weitere 40 Prozent gehen durch die Gewindereibung drauf.“ In Tests an verschiedenen Werkstoffen im eigenen Labor habe man bei Schrauben mit Chrom-VI-Ersatzstoffen in einigen Fällen Klemmkraftverluste von bis zu 70 Prozent festgestellt. „Und das, obwohl wir immer mit dem gleichen Drehmoment angezogen haben.“ Für sicherheitskritische Schraubverbindungen könne
Das Simulationsprogramm TightSim errechnet, was sich neben der Klemmkraft noch alles ändert, wenn Reibwert oder Schraubenhärte steigen. Der Anwender kann unterschiedliche Anziehstrategien durchspielen. Das Programm stellt dann die Einschraubzeiten bei unterschiedlichen Drehzahlen in verschiedenen Anziehstufen dar und gibt Auskunft über das Setz- das den Gau bedeuten. „Da kann schon mal eine Schraube verloren gehen“, bringt es Biebricher auf den Punkt. Der Montage-Profi rät, alle Konstruktionen genau unter die Lupe zu nehmen – von den Klemmkräften über die Anzugsstrategien bis zu den Werkzeugeinstellungen. Es könnte sich sogar herausstellen, dass der eingesetzte Schrauber für ein Substitut ungeeignet ist, wenn etwa die Ersatzschraube deutlich höhere Drehmomente erfordert als bisher, das Werkzeug dafür aber nicht ausgelegt ist. Software simuliert in Sekunden 250 Verschraubungen Biebricher weiß aber auch, dass die Analyse jedes einzelnen Schraubfalls viel Geld und Zeit kostet – oft bis zu zwei Wochen. Eine Alternative ist die Software TightSim aus dem Hause Atlas Copco. Mir ihr „können wir in einer dynamischen Montagesimulation binnen Sekunden bis zu 250 Testverschraubungen virtuell überprüfen“, versichert er. Die Ergebnisse entsprächen der Realität und gäben Auskunft über die Qualität der Verbindung und mögliche Taktzeiten, wenn das Substitut eingesetzt wird. „TightSim errechnet und simuliert, was sich neben der Klemmkraft noch alles ändert, wenn Reibwert oder Schraubenhärte steigen“, führt der Experte aus. Der Anwender könne unterschiedliche Anziehstrategien durchspielen; das Programm stelle dann die Einschraubzeiten Dirk Biebricher, Manager AFT: „Der Markt wird bald nur noch sehr wenige herkömmlich beschichtete Schrauben anbieten.“ bei unterschiedlichen Drehzahlen in verschiedenen Anziehstufen dar oder gebe Auskunft über das Setz-Drehmoment der Verbindung, wenn die Schrauberdrehzahl verändert wird. Dazu braucht der Konstrukteur die Software nur mit den Reibwerten, der Schraubengröße und -güte sowie beispielsweise zwei geplanten Drehmomenten für eine Zweifach- Anziehstrategie zu füttern. Das Simulationsprogramm liefert in wenigen Augenblicken die Ergebnisse. „Wer sich nicht in die Software hineindenken will“, sagt Biebricher, „für den analysieren wir die Montageprozesse auch direkt an seiner Fertigungslinie.“ Maßgeschneiderte Optimierungsvorschläge inklusive. Wer will, bekommt eine komplette Designprüfung. Dafür benötige das Team von Atlas Copco die Zeichnung des zu untersuchenden Schraubfalls, die aktuelle Schraubspezifikation, Infos über den bislang eingesetzten Schrauber, die aktuelle Oberflächenbeschaffenheit und die vorgesehene Oberflächenbeschichtung. Innerhalb von 14 Tagen erhält der Anwender die Analy- Software Drehmoment der Verbindung, wenn die Schrauberdrehzahl verändert wird. Der Konstrukteur braucht die Software nur mit den Reibwerten, der Schraubengröße und -güte sowie beispielsweise dem geplanten Drehmoment zu füttern. Grafik rechts: Beispielhafte Kurven einer Schraubfallanalyse oder Simulation mit TightSim se, einen Vorschlag für eine neue Anziehstrategie sowie eine Bewertung des eingesetzten Werkzeugs. Dazu kommt die Simulation des Drehmoments und der Klemmkraft vorher und nacher. tp Mehr dazu: Kennziffer 311 Gesetzgebung In Deutschland gilt das „Gesetz über das Inverkehrbringen, die Rücknahme und die umweltverträgliche Entsorgung von Elektro- und Elektronikgeräten (Elektro- und Elektronikgerätegesetz, ElektroG)“, das die EU-Richtlinien 2002/95/EG, geändert durch 2003/108/EG, und 2002/96/EG (RoHS) umsetzt. Es verbietet seit dem 1. Juli den Einsatz von mehr als 0,1 Prozent Blei, Quecksilber, sechswertigem Chrom, polybromierten Biphenylen (PBB) oder polybromiertem Diphenylether (PBDE) je homogenem Werkstoff oder mehr als 0,01 Prozent Cadmium je homogenem Werkstoff in fast allen (neuen) Elektro- und Elektronikgeräten. Auch in Autos dürfen diese Stoffe nicht mehr verwendet werden. Für Chrom VI in „Korrosionsschutzschichten für Schrauben und Muttern zur Befestigung von Teilen des Fahrzeuggestells“ tritt das Verbot erst am 1. Juli 2008 in Kraft. Die meisten Automobilhersteller wollen aber schon Ende dieses Jahres ohne Chrom VI auskommen. DK 2/06 11
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