So gut wie alle Verbindungselemente im Automobil werden beschichtet, und meist kommt dabei die sogenannte Zinklamellenbeschichtung zum Einsatz: Kleinteile aus Stahl werden gereinigt, in ein Tauchbad mit der Beschichtung gehalten und anschließend abgeschleudert; zuletzt erfolgt das Einbrennen. Dasselbe Verfahren – das unedlere Zink schützt die beschichteten Metalle – wird zum Beispiel auch für große M24-Bolzen für Windkraftanlagen eingesetzt. Dieser Prozess findet bei Beschichtern statt. Das sind eigenständige Unternehmen und Lizenznehmer, die von Dörken beliefert und auditiert werden. Über 200 Beschichter weltweit zählen zum Netzwerk des Unternehmens und sorgen dafür, dass Schrauben, Muttern und weitere Bauteile für Automotive, Windkraft, Maschinenbau und Sonderanwendungen den richtigen Korrosionsschutz erhalten. Neben der Zinklamellenbeschichtung gibt es noch weitere Technologien wie Coil Coating und galvanische Beschichtung, die jedoch vom Umfang eine geringere Rolle spielen.
Um die Prozessfähigkeit der Verbindungselemente auch nach der Beschichtung zu sichern, werden im Labor in Herdecke sowie an drei weiteren Standorten in China, Korea und den USA laufend Reibungszahlprüfungen durchgeführt. In jedem dieser Tech Center von Dörken ist das System Analyse von Kistler im Einsatz, mit dem eine Vielzahl von Reibungszahlprüfungen nach den Spezifikationen der Autoindustrie und darüber hinaus durchgeführt werden kann.
„Mit den Prüfständen von Kistler können wir die Reibungszahl als Bindeglied zwischen Drehmoment und Vorspannkraft genau und verlässlich ermitteln“, erläutert Michael Stähler, Lead Technologist Fasteners, und verantwortlich für Laborausrüstung, Schulungen, Vertrieb und Kundenberatung. „Dabei ist zu beachten, dass je nach Kunde beziehungsweise Land unterschiedliche Reibungszahlfenster bevorzugt werden. Diese werden über die Schmierung beeinflusst, was dem Ganzen eine gewisse Komplexität verleiht. Die immer effizienteren Prozesse in der Automobilindustrie fordern der Messtechnik einiges ab. Mit dem Analyse-System von Kistler können wir Kundennormen mit Voranzug bis 700 U/min problemlos erfüllen.“
Je nach Schraube und Spezifikation sind unterschiedliche Prüfverfahren nötig, zum Beispiel schneller und langsamer Anzug sowie die Verschraubung gegen bestimmte Referenzteile mit Oberflächen aus Stahl, Alu oder Kathodische Tauchlackierung (KTL). Dies erfordert auf der einen Seite eine gewisse Flexibilität bei der Nutzung des Systems und auf der anderen eine Software, die dem Anwender möglichst viel abnimmt und den Prozess erleichtert. Das Dörken-Team freut sich, dass sich die Prüfstände zur Reibungszahlermittlung von lösbaren Verbindungselementen flexibel aus verschiedenen Modulen und Komponenten aufbauen und zum Beispiel mit unterschiedlichen Antrieben ausrüsten lassen. Die Software Testxpert enthält sowohl vordefinierte als auch frei konfigurierbare Prüfabläufe und ist auf Anwenderfreundlichkeit ausgerichtet.
Aufgrund der globalen Präsenz und des Renommees von Kistler in der Automobilbranche setzte Dörken bereits früh auf Analyse-Systeme von Kistler. 2015 wurde der Prüfstand am deutschen Hauptsitz erweitert; 2019 kam als vierter Standort für die Reibungszahlermittlung die USA hinzu. „Damit können wir nun in allen Tech Centern einheitlich prüfen: Die hier im Headquarter entwickelten Prüfvorschriften können per Software von Kistler global ausgerollt und prozesssicher angewendet werden“, so Stähler. Zudem stellt die regelmäßige Kalibrierung sicher, dass Kundennormen, die zum Beispiel bestimmte Referenzteile bis ins Kleinste vorschreiben, verlässlich erfüllt werden. Darüber hinaus werden etwa vom Deutschen Schraubenverband, bei dem auch Stähler als Obmann im Arbeitskreis Oberflächen tätig ist, Ringversuche durchgeführt, bei denen die Vergleichbarkeit von Prüfständen mit unterschiedlichen Messprinzipien ermittelt wird.
Analyse-System ist für Dörken
effizient und erweiterbar
„Mit den vier Analyse-Systemen von Kistler sind wir auch international sehr gut aufgestellt. Das verleiht uns ein gutes Standing beim Kunden. Die hohe Messfrequenz und die hohe Auflösung lassen in Verbindung mit der direkten Auswertung kaum Wünsche offen. Zudem sind alle Daten und Messwerte auch aus früheren Softwareversionen rückverfolgbar gespeichert. Das gibt uns, den Beschichtern und den Endkunden eine gewisse Sicherheit – auch dank des guten Services von Kistler, der global verfügbar ist“, sagt Stäbler.
Welche Trends bestimmen die Schraubtechnik und wie wird sich der Markt in den nächsten Jahren weiterentwickeln? Neben der Erhöhung der Testanforderungen durch die Automobilindustrie – zum Beispiel schnellerer Anzug oder Mehrfachverschraubung – sieht Stähler weitere Entwicklungen, abhängig etwa von der Verfügbarkeit von bestimmten Materialien. Er nennt ein konkretes Beispiel: „Auch wenn es für uns im Bereich Korrosionsschutz weniger relevant ist, ist der ultraschallgesteuerte Anzug während des Verschraubens technologisch interessant: Dabei wird über die per Ultraschall gemessene Laufzeitänderung an der Schraube die Vorspannkraft laufend ermittelt. Dieses Verfahren ist jedoch aktuell an Rahmenbedingungen wie planparallele Flächen an den Schraubenköpfen und enden gebunden.“ Dörken kann bereits jetzt in seinen Analyse-Systemen Ultraschallsignale einspeisen und über geeignete Berechnungsfunktionen einen direkten Zusammenhang herstellen zwischen der per Kraftsensor gemessenen Vorspannkraft und der per Ultraschall gemessenen Längung der Schraube.
Kistler Group
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8408 Winterthur/Schweiz
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Oliver Jakob
Channel Manager
Fastening Technology EMEA
Kistler
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Webhinweis
Wie sich mit dem System namens Analyse Reibungszahlprüfungen an Schrauben und Muttern etwa nach DIN EN ISO 16047 durchführen lassen, erklärt Kistler in diesem Video:
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