Mit SCHERDEL-Ventil- federn zum Erfolg - Scherdel GmbH

BERICHTE AUS FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG, PRODUKTION, MATERIALTECHNIK UND VOM PRAKTISCHEN EINSATZ TECH-
NISCHER FEDERN SOWIE AUS DEN BEREICHEN ANLAGEN, MASCHINEN UND WERKZEUGE DER FIRMENGRUPPE SCHERDEL
Liebe Leserin, lieber Leser,
die Firmengruppe SCHERDEL ist
ein Familienunternehmen und seit
mehr als 100 Jahren aktiv am
Markt vertreten. Innovation und
Präzision sind die Basis unseres
Erfolges. Er gründet sich auf die
Kreativität und Zuverlässigkeit, die
Selbstverantwortlichkeit und das
Qualitätsbewußtsein unserer Mitarbeiter.
Die Beweglichkeit und
Dynamik, sich auf veränderte
Marktbedingungen einzustellen
sind dafür ebenso ein Kennzeichen.
Ein erfolgreiches Familienunternehmen
prägt auch die planvolle
Vorbereitung für einen Generationswechsel.
In diesemZusammenhang
möchte ich
meinen
Schwiegersohn,
Herrn Maximilian von Waldenfels,
vorstellen, der seit zwei Jahren in
der Firmengruppe SCHERDEL tätig
ist. Inzwischen Mitglied der Geschäftsleitung,
zeichnet der Jurist
derzeit für die Bereiche Rechtsund
Personalwesen verantwortlich.
Wir sind gut gerüstet für die Zukunft
und wollen weiterhin faire
Partner für unsere Geschäftsfreunde
sein und unsere Verpflichtungen
für Gesellschaft und Umwelt
erfüllen. Fortschritt aus Tradition –
das wird auch in den kommenden
Jahren unser Leitspruch sein.
Ihr
Walter Bach
Geschäftsführender Gesellschafter
der Firmengruppe SCHERDEL
uch im Jahr 2005 haben Rennfahrer
von Audi beim Langstreckenklassiker,
den 24-Stunden-Rennen von
Le Mans, „Vorsprung durch Technik“
demonstriert. Ein herzlicher Glückwunsch
gilt dem Team Tom Kristensen,
Marco Werner und J.J. Lehto für den
Sieg, dem Team Frank Biela, Allan
McNish und Emanuele Pirro für den
3. Platz und dem Team Jean-Marc
Gounon, Franck Montagny sowie
Stephane Ortelli für den 4. Platz.
Neben dem fahrerischen Können dieser
exzellenten Motorsportler wurde der
Erfolg auch durch die Zuverlässigkeit
der Fahrzeuge erreicht. Für diese ist
ein Team von rennsportbegeisterten
Ingenieuren und Mechanikern mit fundierten
technischen Kenntnissen verantwortlich,
die teilweise unter hohem
zeitlichen und persönlichen Einsatz
kleine Wunder vollbringen. Aber auch
das beste Mechanikerteam kann nur
erfolgreich sein, wenn es sich auf die
Produktqualität der Zulieferteile verlassen
kann.
SCHERDEL liefert seit vielen Jahren
Erscheint vierteljährlich
Mit SCHERDEL-Ventilfedern
zum Erfolg
Audi gewinnt auch 2005 das härteste
Langstreckenrennen der Welt
A
Die Zieldurchfahrt von Le Mans
zuverlässig Ventilfedern mit hoher Qualität
an Audi Sport und ist damit ein
wichtiger Baustein für den Erfolg. Auch
wenn die Ventilfeder nur ein kleines
Bauteil im Fahrzeug ist, können im
Schadensfall der Motor und damit das
Auto total ausfallen. Deshalb setzt
SCHERDEL sowohl in der Entwicklung
als auch in der Fertigung der Bauteile
eine breite Palette qualitätsfördernder
Maßnahmen ein. Denn Erfolg beruht
nicht auf Zufall.
Für die Entwicklung von Ventilfedern
beispielsweise werden neben selbst
entwickelten Federberechnungsprogrammen
auch Kinematik- und
Dynamikberechnungen mittels MKS
oder FEM als Dienstleistung angeboten.
SCHERDEL beschäftigt sich ebenfalls
mit der Entwicklung neuer, höherund
höchstfester Werkstoffe, der Qualitätsüberprüfung
der Drähte und der
Schadensanalytik. Abgerundet wird das
Leistungsangebot vom hausinternen
Motorenprüfstand, auf dem an geschleppten
Zylinderköpfen die im Motorbetrieb
entstehenden Federspannungen
und -restkräfte und bei Bedarf der
Ventilhub, die Ventilgeschwindigkeit
und -beschleunigung gemessen werden
können.
Mit dem leistungsfähigen Musterbau
kann SCHERDEL flexibel auf Kundenwünsche
reagieren und sehr schnell
die benötigten Ventilfedermuster zur
Verfügung stellen. Auch in Zukunft werden
alle Anstrengungen darauf ausgerichtet
sein, den Erfolg für Audi Sport
sicherzustellen. (-ab)
1
FEDERBERECHNUNGSVERFAHREN - MESSTECHNIK - NACHRICHTEN AUSGABE 2/2005 D

FEDERBERECHNUNGSVERFAHREN - MESSTECHNIK - NACHRICHTEN
2
SCHERDEL-SPONSORING
Dominik Schraml,
Formel-3-Fahrer
Steckbrief
Geburtstag: 18.06.1987
Größe: 1,70 m
Gewicht: 59 kg
Beruf: Industriemechaniker
Hobbys: Mountainbiking,
Tischtennis, Kino
Dominik Schraml stieg bereits mit
zehn Jahren in den Kart-Rennsport
ein. Schon früh zeichnete
sich ab, dass die Erfolge im Kart-
Sport nur die Durchgangsstation
für eine erfolgreiche Rennsport-
Karriere sein würden. Nach zahlreichen
Siegen meisterte der damals
14-jährige die Deutsche Junioren
Kart Meisterschaft mit Bravour
und holte sich auf Anhieb bis
2003 jeweils vordere Plätze.
Im Anschluss an den Kart-Sport
folgte der Wechsel in die Formel
König, die Dominik 2003 mit einem
hervorragenden 3. Platz in der
Rookie-Wertung abschloss.
Auch die Saison 2004 war ein
voller Erfolg: Mit zehn Podiumsplätzen
in 14 Rennen landete
Dominik auf dem 3. Platz im
Gesamt-Championat.
Im Jahr 2005 wird Dominik in der
Formel-3 als einer der jüngsten
Formel-3-Fahrer Deutschlands
unter Beweis stellen, dass er im
Motorsport noch eine vielversprechende
Zukunft vor sich hat.
Mit SCHERDEL erfolgreich
in der Formel-3
Der erst 18-jährige Dominik Schraml gilt als
großes Talent im Motorsport
1
00.000 rennsportbegeisterte Zuschauer
säumen den traditionsreichen
Nürburgring. In rasendem Tempo
fliegen die von bis zu 210 PS getriebenen
schnittigen Boliden mit lautem Motorengeheul
an ihnen vorbei. Gespannt
verfolgt man die Positionskämpfe bei
diesem Formel-3-Rennen und erlebt,
wie die Fahrer mit bis zu 200 km/h um
jeden Zentimeter kämpfen. Denn hier
entscheiden Hundertstelsekunden. Ein
Flitzer trägt für alle sichtbar den Schriftzug
„SCHERDEL“, in ihm sitzt mit dem
18-jährigen Dominik Schraml der jüngste
deutsche Formel-3-Fahrer.
Der gebürtige Tirschenreuther und
Industriemechaniker-Lehrling bei
SCHERDEL wird später überglücklich
die Gratulationen u.a. der Teamkollegen
seines Rennstalls „Swiss Racing
Team“ mit Chef Othmar Welti an der
Spitze entgegennehmen - denn er hat
heute mit einem hervorragenden
8. Platz die ersten Wertungspunkte eingefahren.
Die rasante Laufbahn Dominiks startet
mit sieben Jahren. Bald schon fährt er
in die bayerische und deutsche Spitzenklasse.
2003 folgt der große Karrieresprung
mit dem Einstieg in die Formel
König und bereits in der ersten Saison
glänzt der junge Motorsportler mit
einem hervorragenden 3. Platz in der
Rookie-Wertung. Auch im Jahr darauf
steht er mit einem erneuten 3. Rang im
Gesamt-Championat wiederum auf dem
Treppchen.
„Nur fehlendes Geld kann dieses Rie-
sentalent auf dem Weg in die Formel-1
stoppen“, befand Frank Biela, mehrmaliger
Le Mans-Sieger und offizieller Förderer
des Rennfahrers aus dem Stiftland.
Damit ist das große Ziel Dominik
Schramls erwähnt: der Aufstieg in die
Königsklasse des Motorsports. Sportlich
hat es der erfolgreiche Rennfahrer
wohl drauf, doch, wie erwähnt, bis zum
Einstieg in die Formel-1 muss man
Geld mitbringen, viel Geld.
Ohne Sponsoren bewegt sich da kein
Rad. Vater Stefan Schraml ist deshalb
Tag und Nacht auf Achse, um Gönner
zu finden, die die entsprechenden Mittel
beisteuern. Zwei dieser Sponsoren sind
SCHERDEL und das Autohaus König in
Wunsiedel. Motiv ist zum einen die
Imagewerbung in eigener Sache, aber
vorrangig eine Vision: Wenn es Dominik
Schraml wirklich in die Formel 1
schafft, wird unsere Region in aller
Munde sein. Oder hat vielleicht jemand
vor Michael Schumachers Erfolgen gewusst,
wo Kerpen liegt? (-rb)

FORSCHUNG
Ventiltriebsdynamikmessung
mit neuem High
Speed Laservibrometer
Ziel ist die Optimierung des Funktionsverhaltens
von Motoren
E
ines der Spezialgebiete der
INNOTEC Forschungs- und Entwicklungs-GmbH
- neben den Spannungsmessungen
an der Feder und der
Auflagekraftmessung unter der Feder -
ist die Messung der Ventiltriebsdynamik
in Zylinderköpfen mittels High Speed
Laservibrometer. Diese Ventiltriebsdynamikmessungen
dienen zur Optimierung
des Funktionsverhaltens der Motoren
und damit der Verbesserung der
Betriebssicherheit, des Kraftstoffverbrauchs
und der Schadstoffemissionen.
Das komplette Messsystem wurde so
optimiert, dass nicht nur im Zeitbereich
gemessen werden kann, sondern die
Ergebnisse auch über die Nockenwinkel
aufgetragen werden können.
Mit diesem laseroptischen Meßverfahren
können die Ventilbewegung bei hohen
Drehzahlen und das Aufsetzverhalten
und Nachspringen des Ventils gemessen
werden. Somit lässt sich die
Grenzdrehzahl festlegen und eine Aussage
über die Resonanzen über das
gesamte Motordrehzahlband wird ermöglicht.
Beschreibung:
Geschwindigkeitsmessung
Die Sensoren bestehen aus einem
Messkopf und einer Umlenkeinheit.
Kinematischer Hub (blaue Linie)
Dynamischer Hub (rote Linie)
Geschwindigkeit (grüne Linie)
Beschleunigung berechnet aus der Geschwindigkeit
(violette Linie)
Das Diagramm ermöglicht Aussagen über auftretende
Kräfte, die wichtig sind für die Funktionalität
des Ventiltriebes.
Die Sensorköpfe sind mit dem Controller
verbunden, der über BNC-Buchsen
ein geschwindigkeits-proportionales
Spannungssignal liefert. Der Kalibrationsfaktor
beträgt 5 m/s/Volt. Ein Laser-Doppler-Vibrometer
ist ein Geschwindigkeitssensor.
Die durch die
Objektbewegung verursachte geschwindigkeitsproportionaleDopplerverschiebung
moduliert das von der
Braggzelle im optischen Messkopf erzeugte
40 MHz Trägersignal. Der Geschwindigkeits-Decoder
ermittelt die
Dopplerinformation aus dem frequenzmodulierten
Trägersignal und generiert
daraus den Geschwindigkeitsausgang.
Ventilhubmessung
Weiterhin ist es möglich, parallel zum
Geschwindigkeitsausgang den Weg-
Kinematischer Hub (blaue Linie)
Dynamischer Hub (rote Linie)
ausgang zu nutzen. Dabei werden die
Schwingwege nicht aus dem Geschwindigkeitssignal
berechnet, sondern über
eine interne Interferenzstreifenzähler-
Karte gemessen. Die Weg-Decoder basieren
auf dem sogenannten Streifenzählverfahren,
einer digitalen Methode,
mit der während der Bewegung des
Messobjektes die wegproportionale Anzahl
der Interferenzstreifen gezählt
wird. In vielen zertifizierten Testlabors
ist diese hochgenaue Referenzmessung
zur Kalibrierung von Beschleunigungsaufnehmern
etabliert.
Der digitale Zählerstand wird bei den
Weg-Decodern mit einem Digital-/Analog-Wandler
umgesetzt und steht
somit als analoge Ausgangsspannung
zur Verfügung. (-bl)
Messvorgang mit Hilfe des
High Speed Laservibrometers
Optik und Umlenkeinheit
(Bild HSV700)
Die Grafik zeigt einen Vergleich
zwischen kinematischem und
dynamischem Hub. Es ist sowohl
das Überfliegen, als auch das
Nachöffnen des Ventils sehr gut
zu erkennen.
Mit der gegenwärtigen 12 bit
A/D-Wandlerkarte sind folgende
Auflösungen möglich:
Auflösungen des Systems
Max.
Geschwindigkeit
10 m/s
20 m/s
30 m/s
30 m/s
30 m/s
Max.
Schwingwege
1,30 mm
2,60 mm
5,20 mm
20,90 mm
83,00 mm
Auflösung
320,00 nm
640,00 nm
1,28 µm
5,12 µm
20,48 µm
3
FEDERBERECHNUNGSVERFAHREN - MESSTECHNIK - NACHRICHTEN

FEDERBERECHNUNGSVERFAHREN - MESSTECHNIK - NACHRICHTEN
4
MESSENACHLESE
Vom 15. bis 25. September
2005 finden Sie SCHERDEL
auf der 61. Internationalen
Automobilausstellung:
Halle 4, 1. Obergeschoss,
Stand C30.
„Faszination Auto“
Das Motto der IAA 2005
unterstreicht, dass das
Auto heute ein Hightech-
Produkt ist, das höchsten
Ansprüchen an individueller
Mobilität gerecht wird.
Technik, Komfort, Sicherheit,
Umweltverträglichkeit
und Design bewegen sich
auf einem nie dagewesenen
Niveau.
Die Firmengruppe
SCHERDEL forscht und
entwickelt in Zusammenarbeit
mit den OEM´s und der
Zulieferindustrie an der Zukunft
des Automobils und
trägt mit einer Vielzahl von
Produkten dazu bei, dass
die „Faszination Auto“
lebendig bleibt.
Die Nähe zum Kunden
verdeutlichen die 26 Produktionsstandorte
weltweit.
Ausgehend von der Forschung
und Entwicklung bis
hin zur Serienherstellung ist
SCHERDEL ein kompetenter
Partner. Und mit den
zwei Sparten Verbindungstechnik
und Montagetechnik
kann SCHERDEL für
und mit seinen Kunden
noch mehr individuelle Produktlösungen
schaffen und
als kundenorientierte Systeme
anbieten.
Neue ECO-Baureihe von Re ichenbacher Hamuel
wird ein Erfolgsmodell
Neuer Besucherrekord am Messestand auf der LIGNA
+
2005 in Hannover
M
it einem überzeugenden Gewinn
an Besucherzahlen verzeichnet
Reichenbacher Hamuel gegenüber der
LIGNA
+
2003 einen neuen Rekord. Beeindruckend
war das außergewöhnlich
hohe Interesse an der überarbeiteten
Bearbeitungszentrum ARTIS X
Technische Daten ECO 3020 B-Sprint
ECO-Baureihe, die als Variante der
bekannten Bearbeitungszentren offensichtlich
genau ins Schwarze getroffen
hat. Prädestiniert für die 5-seitige und
5-achsige Bearbeitung großer Bauteile,
lassen sich auch diese Zentren nach
den Bedürfnissen der Anwender auslegen.
Reichenbacher Hamuel hat hier
eine Innovation vorgestellt, die schon
bald ein Erfolgsmodell sein wird.
Bemerkenswert war, dass alle
Märkte umfassend vertreten waren,
wobei der Treppen- und Türenbau
weiterhin eine große Stellung einnimmt.
Für Reichenbacher Hamuel zeichnete
sich interessanterweise die immer
stärker werdende Tendenz ab, dass
Kunden neben den gewohnten „standardisierten“
Baureihen auch sehr
5-Achs-Bearbeitungsaggregat mit Hochleistungs-Frässpindel
Leistung: 20,0 kW (S1) ab 10.000 min -1 , drehzahlgeregelt
Drehzahl: 500 bis 24.000 min -1
Werkzeugschnittstelle: HSK-63 F
Automatisches Werkzeugwechselsystem
Werkzeugmagazin: zwei auf Hauptträger geführte mitfahrende 24-fach-
Tellerwechsler, für Werkzeuge bis Ø 300 mm
Pick-Up-Magazin: für zwei Werkzeuge bis Ø 400 mm
NC-Achsen
Linearachsen: X = 2 x 3.000 mm, Y1=Y2 = 4.550 mm, Z = 1.180 mm
Rotationsachsen: B = +/- 115°, C = +/- 360°
Achsgeschwindigkeiten: in X- und Y-Achse 60 m/min, in Z-Achse 20 m/min,
in B- und C-Achse 180°/s
Maschinentisch
Ausführung: zwei fahrende Maschinentische mit manuell verstellbaren Konsolen
in schwerer Stahlausführung, fest verschlauchte Spanner-Grundkörper
für steckbare Sauger oder Spanner
Größe: je 3.000 x 2.000 mm, gekoppelt 6.000 x 2.000 mm
Zubehör: ausfahrbare Anschläge, Einlegehilfen, Vakuumsauger, pneumatische
Spanner, Laser-Projektor, Werkzeugidentifikation, Späneentsorgung
komplett, Vakuumpumpe (250 m3 /h)
Steuerung
Typ: Siemens Sinumerik 840 D
komplexe Anlagen nachfragen, mit denen
Reichenbacher Hamuel europaweit
schon erfolgreich Projekte realisiert hat
und damit auf umfassende Kompetenz
und Erfahrung verweisen kann.
5-Achs-Technik als Messestandard
Die drei auf der Messe gezeigten Bearbeitungszentren
Artis X-4, die Vision
II-Sprint und die ECO 3020 B-Sprint besitzen
allesamt ein so genanntes kardanisches
Arbeitsaggregat für die Freiformflächenbearbeitung(3D-Bearbeitung).
Die 5-Achs-Bearbeitung beweist
mit der vollen Beweglichkeit des Aggre-
Messestand mit Bearbeitungszentrum ECO 3020 B-Sprint
Weitere Informationen unter:
SCHERDEL GmbH
eMail: info@scherdel.de, web: www.scherdel.de
gats eindrucksvoll die Überlegenheit
dieser Technologie, unabhängig von
Bauteilgröße und Bauart des CNC-Bearbeitungszentrums.
Stromgeregelte
Frässpindeln in unterschiedlichen Leistungsklassen
überzeugen durch ein beeindruckendes
Zerspanvolumen. Je
nach Losgrößen und Bearbeitungsumfang
steht den Kunden das komplette
Maschinenprogramm von Reichenbacher
Hamuel für die Holzbearbeitung
zur Verfügung.
HAMÜL WERKZEUGFABRIK TH. KIRSCHBAUM GmbH & CO KG
eMail: info@hamuel.de, web: www.hamuel.de
REICHENBACHER HAMUEL GmbH
eMail: info@reichenbacher.de, web: www.reichenbacher.de
Maschinen nach Maß für
Handwerk und Industrie
Messe LIGNA
+
, 02.05 bis
06.05.2005, Hannover
Allgemeine Info zur Messe:
Die LIGNA
+
HANNOVER 2005 ist
Impulsgeber für die Holz-Branche.
Als internationale Leitmesse der
Forst- und Holzwirtschaft schloss
sie nach fünf Messetagen mit einem
ausgesprochen positiven Ergebnis
ab: Rund 100.000 Besucher
überzeugten sich von der
ausgeprägten Innovationskraft der
Messestand Kommunikationsbereich
ausstellenden Industrieunternehmen.
Dabei konnte der hohe Auslandsanteil
mit 43.600 Gästen auf
44 Prozent noch einmal gesteigert
werden. Die Besucher und die
1.857 Aussteller aus 46 Ländern
äußerten sich sehr zufrieden über
das neue Konzept der Messe, das
insbesondere durch den Fokus auf
das holzverarbeitende Handwerk
und themenspezifische Sonderveranstaltungen
die führenden Unternehmen
und Organisationen der
Branche nach Hannover holte.
Hier starteten die Innovationsoffensiven,
die schon heute erkennen
lassen, was morgen Standard
sein wird.
Messestand mit Bearbeitungszentrum
VISION II-Sprint
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FEDERBERECHNUNGSVERFAHREN - MESSTECHNIK - NACHRICHTEN

FEDERBERECHNUNGSVERFAHREN - MESSTECHNIK - NACHRICHTEN
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FORSCHUNG
Bild 3: Belastung der Einschraubverbindung
Computersimulation für die Produktentwicklung
von größter Bedeutung
Berechnungswerkzeug ANSYS sorgt für optimale
Auslegung federnder Bauteile
F
ederbauteile in allen Variationen
werden von den Ingenieuren der
SCHERDEL Gruppe in der INNOTEC
Forschungs- und Entwicklungs-GmbH
entwickelt. Das Berechnungswerkzeug
ANSYS hat sich zur Bewältigung der
vielfältigen, meist nichtlinearen Problemstellungen
bei der Auslegung der
Produkte nicht nur bewährt: In vielen
Fällen ist die rechnerische Simulation
unumgänglich geworden.
Innerhalb der SCHERDEL Gruppe,
weltweit u.a. als Entwickler und Hersteller
hochwertiger Komponenten aus
Metallen und anderen Werkstoffen, Maschinen
und Anlagen erfolgreich, nimmt
die INNOTEC Forschungs- und Entwicklungs-GmbH
Entwicklungs- und
Konstruktionsaufgaben wahr, etwa von
Stanz-Biegeteilen wie auch technischen
Federn und verschiedenen Baugruppen.
Hoch belasteten federnden Bauteilen
kommen in ihren Anwendungen
meist zentrale Funktionen zu, weshalb
eine besonders detaillierte Umsetzung
der Spezifikationen des Auftraggebers
höchste Priorität genießt. Gerade bei
der optimalen Auslegung und Gestaltung
der Federn ist der Rückgriff auf
Werkzeuge zur computergestützten numerischen
Simulation praktisch unverzichtbar
geworden, wobei aufgrund der
vorhandenen großen Verformungen
nichtlineare Aufgabenstellungen dominieren.
Häufig auftretende Problemstellungen
sind beispielsweise die Realisierung
von Vorspannungen, die Berechnung
von ungespannten Ausgangsformen,
die Montage von Federn in die
vorgespannte Position und die dynamische
Analyse federnder Elemente. Zum
Einsatz kommt für solche und weitere
Aufgabenstellungen bei INNOTEC
das Berechnungswerkzeug ANSYS,
dessen Anwendung nachfolgend an
einigen ausgewählten Beispielen demonstriert
wird.
Dynamische Auslegung
einer Ventilfeder
Federnde Bauteile unterliegen häufig
hochdynamischen Lasten. Das klassi-
sche Beispiel dafür ist die Ventilfeder in
Verbrennungsmotoren. Als Basis für deren
dynamische Untersuchung wird der
Federkörper mit Balkenelementen
(Beam189), die Kontaktbereiche der
Windungen mit Kontaktelementen
(Contac52) abgebildet. Eine erste statische
Berechnung zeigt, dass das
erstellte Modell die progressive Kraft-
Weg-Kennlinie korrekt wiedergibt.
Nach Überprüfung der Abbildbarkeit
genereller Dämpfungseffekte durch Reibung
zwischen den Federwindungen
wird in einem weiteren Schritt getestet,
ob und unter welchen Bedingungen die
lokal auftretenden Windungs-Windungs-
Kontakte mit relativ geringen Relativbewegungen,
aber hohen Kontaktkräften
ausreichen, um eine Feder zu dämpfen.
Hierzu wird die Feder in verschiedenen
Bild 1: Dynamik der Ventilfeder bei 15.000
U/min. Abstand der Einzelbilder: t = 5 ms
Varianten auf Block gedrückt und dann
schlagartig entlastet. Bild 1 zeigt eine
Sequenz aus der Animation einer Ventilfeder
bei 15.000 U/min.
Spannungsberechnung eines
Einschraubstücks im Bereich
der Einspannung
Unsachgemäß ausgeführte Krafteinleitungsstellen
können die Ursache für
Versagen sein. Auch die Nachrechnung
dieser kritischen Bereiche erfordert
die besondere Aufmerksamkeit
des Berechnungsingenieurs.
Im Fall des in Bild 2 dargestellten Netzes
einer Verbindung aus Einschraubstück
und Federanbindung müssen so-
wohl die Vorspannung im Federkörper
als auch das Übermaß des Einschraubstückes
berücksichtigt werden.
Bild 3 zeigt eine Sequenz aus der
Animation des Belastungsverlaufs der
Verbindung. Der Kreis markiert die Stelle,
an der der Federdraht über den spitzen
Gewindeauslauf gleitet. Dadurch
kommt es zu erhöhten Spannungen im
Federkörper und zu Verschleiß durch
Reibung, was eine verringerte Lebensdauer
nach sich zieht.
Aufgrund der gewonnenen Erkenntnisse
wurde das Einschraubstück umgestaltet
und die Verschleißeffekte
durch Reibung auf ein Minimum reduziert.
Bild 4 zeigt die Verschleißspuren
der optimierten Variante in der Berech-
Bild 4: Flächenpressung am umgestalteten Einschraubstück
und Druckstellen am realen Bauteil
nach ca. 100.000 Lastwechseln
nung und im getesteten Prototypen
nach Abschluss der Dauerlaufprüfung.
Montage-Simulation einer Klappenfeder
Federnde Bauelemente sind stets unter
Vorspannung in einer Baugruppe integriert.
Im Normalfall liegen die zur
Vorspannung notwendigen Verschiebungen
in der Größenordnung der Bauteildimensionen
und erfordern nicht selten
den größten Berechnungsaufwand.
Besonders komplex sind Fälle, bei denen
die federnden Bauteile während
der Montage deutlich größeren Verformungen
unterzogen werden, als später
im Betrieb erforderlich.
Das in Bild 5 dargestellte Stanz-Biegeteil
findet Verwendung als Rückschlagventil
in hydraulischen Hochdrucksystemen.
Die runden Klappen
decken Bohrungen ab, die von innen
mit Druckpulsen von 70 bar belastet
werden. Des weiteren wird über die
Steifigkeit der einzelnen Klappen der
Öffnungsdruck geregelt. Das Bauteil
muss durch eine Montageöffnung von
9 mm Durchmesser montierbar sein,
Bild 5: Klappenfeder unter 70 bar Druckbelastung
ohne dass plastische Verformungen
auftreten.
Zur Berechnung der Druckbelastung
wurde die Federinnenseite mit 70 bar
Druck belastet. Die Bohrungen wurden
in Form von starren Körpern modelliert.
Zur Berechnung der Klappensteifigkeit
wurde an jeder Bohrung ein Zylinder
angebracht, der nach innen verschoben
wird. Aus den Reaktionskräften und
Verschiebungen der einzelnen Zylinder
ergeben sich die Kennlinien in Bild 6.
Bild 7 zeigt die Montage der Klappenfeder
durch eine Öffnung mit Durchmesser
9 mm. Durch die Umgestaltung
der äußeren Stege zu Trapezen konnten
die entstehenden Spannungen so
gleichmäßig verteilt werden, dass keine
plastischen Verformungen entstehen.
Bild 7: Montage-Simulation
Bild 2: Netz und Randbedingungen
der Baugruppe aus Einschraubstück
und Feder
Bild 6: Kennlinien der einzelnen
Klappen
Der Beitrag ist ein Auszug aus
dem Vortrag „Einsatz von AN-
SYS in der Entwicklung von Federn
anhand von Anwendungsbeispielen“,
der auf dem
22. CADFEM Users´ Meeting
2004 in Dresden gehalten und
vom ANSYS User Club e.V.
prämiert wurde. (-gh)
7
FEDERBERECHNUNGSVERFAHREN - MESSTECHNIK - NACHRICHTEN

FEDERBERECHNUNGSVERFAHREN - MESSTECHNIK - NACHRICHTEN
8
Das Ganze ist mehr
als die Summe seiner Teile
Zusätzlicher Kundennutzen mit der SCHERDEL Gruppe durch
vielfältige Synergieeffekte
F
ortschritt aus Tradition. Möglicherweise
klingt dieser Grundsatz
etwas antiquiert. Dies wäre er
tatsächlich, wenn man ihn nicht
immer wieder mit Leben erfüllen
würde. Fortschritte streben wir per-
Technische
Federn
Entwicklung und
Produktion von:
Ventilfedern
Druckfedern
Zugfedern
Tellerfedern
Hülsenfedern
Dreh- und Schenkelfedern
Roll-, Trieb- und Spiralfedern
Federelementen für Ölabstreifringe
Werkzeuge und
Vorrichtungen
Entwicklung/
Konstruktion/
Produktion von:
Stanzwerkzeugen
Biegewerkzeugen
Prägewerkzeugen
Folgeverbundwerkzeugen
Transferwerkzeugen
Lehren, Spannvorrichtungen
Peripherieeinrichtungen für
Handhabungsautomaten
und Sondermaschinen
Stanz- und
Biegetechnik
Stanz-Biegeteile:
Materialdicke 0,1 - 3 mm
Drahtbiegeteile: Drahtdurchmesser
0,1 - 4 mm
Maschinen-
und Anlagenbau
Entwicklung/
Konstruktion/
Produktion von:
Hochgeschwindigkeits- und
Portalfräsmaschinen
Einachsen- und Koordinatentischen
Linearrobotern
Handlingsportalen
Komponenten für Werkzeugmaschinen
Sondermaschinen für die
Federnproduktion
manent in allen Bereichen an. Das
sind wir uns und unseren Kunden
schuldig. Ihnen wollen wir Zeit und
Geld sparen und neue Perspektiven
eröffnen. Weshalb man das genannte
Leitmotiv auch umformulie-
AutomatisierungsundSteuerungstechnik
Zuführeinrichtungen
Montagevorrichtungen
Ein- und Mehrachsenbewegungssysteme
von ZARIAN
Steuerungssysteme für
Sondermaschinen
KANYA-Aluminium-Konstruktionsprofil-Baukästen
Komponenten für
Fahrzeugausstattung
Formwire-Federn
Fahrzeugsitzrahmen:
genietet,
gestaucht,
geklammert,
geschweißt
(Buckel-, Punkt-, Preß-,
MIG-MAG-Schweißen)
Oberflächentechnik
ren könnte in „Fortschritt hat bei
SCHERDEL Tradition“. Dafür bietet
das Potenzial der einzelnen Gruppenmitglieder
die Gewähr. Das gilt
für alle Geschäftsbereiche, die wir
Ihnen hier vorstellen:
Reinigen
Phosphatieren
Pulverbeschichtung
KTL-Beschichtung
Delta Magni-Produkte
(Delta Tone, Delta Seal)
Verbindungstechnik
Entwicklung/
Konstruktion/
Produktion von:
Standardfederbandschellen
Raumsparfederbandschellen
vorgespannten Federbandschellen
doppelten Federbandschellen
Forschung und
Entwicklung
Werkstoff- und Bauteiluntersuchungen
Entwurf- und Projektierung
von Bauteilen, Maschinen
und Anlagen
Systementwicklungen
Software-Entwicklung
Informationsvermittlung
Untersuchung von
Schadensfällen
Fachliche Betreuung von
Studien- und Diplomarbeiten
Montagetechnik
Entwicklung/
Konstruktion/
Produktion von:
Federstützblechen für Automatikgetriebe
Federstützen für Automobil-
Heckklappen
Rückstellfedern für variable
Ventiltriebe in Motoren
vormontierten Rolladensystemen
mit integrierten Drehfedern
für die Möbelindustrie
SCHERDEL GmbH, Postfach 4 40, D-95604 Marktredwitz, Telefon (0 92 31) 6 03-0, Telefax (0 92 31) 6 03-4 62