Verbindungstechnik: EJOT ALtra CALC

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Speziell für die Prognose von Direktverschraubungen in Leichtmetalle wurde das Programm EJOT ALtra CALC entwickelt. EJOT-ALtracs-Plus-Schrauben sind speziell entwickelte selbstfurchende Verbindungselemente für maximale Festigkeit bei der Verschraubung in Leichtmetall-Werkstoffe bis zu einer Härte von 140 HB. Auf Basis eines umfangreichen Forschungs- und Entwicklungsprogramms entstand das speziell für diesen Schraubentyp entwickelte Prognoseprogramm ALtra CALC.
Basierend auf der VDI 2230 existieren heute bereits zahlreiche leistungsfähige Berechnungsprogramme im Markt. Deren Anwendungsfelder beschränken sich jedoch lediglich auf die Berechnung metrischer Schraubverbindungen in metallischen Werkstoffen. Für die Kalkulation selbstfurchender Schraubverbindungen sind die Richtlinien der VDI 2230 somit nur bedingt anwendbar. Insbesondere der Prozess des Gewindefurchens und die spezifischen Eigenschaften der direkt verschraubten Werkstoffe werden dort nicht berücksichtigt. Dazu zählen auch die verschiedenen Leichtmetalle wie beispielsweise Aluminium und Magnesium. Mit der Entwicklung des Prognoseprogramms ALtra CALC hat sich EJOT als wichtiger Anbieter auf dem Gebiet der Direktverschraubung dieses Problems angenommen, um den Kunden eine optimale Hilfestellung bei der Konstruktion anbieten zu können. Entstanden ist ein leistungsfähiges und präzises Berechnungswerkzeug, das sich bereits in zahlreichen Anwendungen bewährt hat sowie Gegenstand fortlaufender Optimierung und Weiterentwicklung ist.

Anwendungsmöglichkeiten

Dimensionierung der Schraubstelle. Für die Dimensionierung der Schraubstelle rechnet  ALtra CALC standardmäßig mit der Konstruktionsrichtlinie der EJOT-ALtracs-Plus-Schraube. In der Praxis ergeben sich allerdings häufig Abweichungen von diesen Vorgaben. Die Auswirkungen dieser Abweichungen lassen sich innerhalb realistischer Grenzen mit dem Programm simulieren. Durch die Anbindung einer Werkstoffdatenbank kann aus einer Vielzahl verschiedener Leichtmetall-Legierungen für die Berechnung der Schraubverbindung ausgewählt werden.

Vorspannkraftorientiertes Konstruieren. Die Vorspannkraft, das eigentliche „Qualitätsmerkmal“ einer Schraubverbindung, ist die zentrale Größe für die Berechnung. Unter Angabe der Vorspannkraft sowie der Kenntnis des Einschraub- sowie des Klemmteilmaterials kann zuverlässig ermittelt werden, welche Schraubenabmessung und welches Anziehdrehmoment erforderlich sind, um die vorgegebene Vorspannkraft prozesssicher erreichen zu können. Auch eine reversible Berechnung, also die Vorgabe des Anziehdrehmoments zur Ermittlung der Vorspannkraft, ist möglich.

Simulation von Oberflächen- und Gleitmitteleinflüssen. Insbesondere bei der Direktverschraubung in Leichtmetalle ist der Einfluss der Schraubenoberfläche auf die resultierenden Drehmomente und Vorspannkräfte signifikant. Im Prognoseprogramm  ALtra CALC sind 14 verschiedene Schraubenoberflächen hinterlegt, die sich optional mit verschiedenen Gleitmitteln kombinieren lassen. Wiederum in Kombination mit dem verschraubten Material und dem Kopfauflagematerial werden die entsprechenden Reibbeiwerte ermittelt, die schlussendlich für die Berechnung der Drehmomente und Vorspannkräfte herangezogen werden.

Ermittlung optimaler Montageparameter. Die Software ist in der Lage, verschiedene Versagensarten (zum Beispiel Überdrehen, Schraubenbruch) und deren Eintrittszeitpunkte (zum Beispiel Vorspannkraft beim Überdrehen, Auszugskraft) zu berechnen. Durch deren Kenntnis ist es möglich, optimale Montageparameter durch das Programm festzulegen, um Fehlerrisiken zu minimieren und eine prozesssichere Verschraubung zu gewährleisten.
Diese und weitere Funktionen zur Vorausberechnung der Schraubverbindung führen zu einer deutlichen Reduktion der Entwicklungszeit und folglich auch zu signifikanten Kosteneinsparungseffekten bei der Konstruktion von Bauteilen. Aufgrund der Berechnungsmöglichkeit können diese Einsparpotenziale frühzeitig erkannt und genutzt werden. Eine Überdimensionierung der Schraubverbindung wird vermieden, Material und damit Gewicht werden eingespart. Zeitaufwändige und kostenintensive Versuche am Bauteil werden somit auf ein Minimum reduziert.

Auch online bereitgestellt

Dieses Berechnungsprogramm steht den Kunden nun, neben weiteren Services wie beispielsweise Download-Möglichkeiten für CAD-Daten und Produktinformationen, auch online unter „www.industrie.ejot.de“ zur Verfügung. Nach erforderlicher Registrierung unter „CAD & mehr“ können Kons­trukteure und Entwickler in diesem Servicebereich ALtra CALC in einer so genannten „Light-Version“ direkt online nutzen. „Light“ deshalb, da bei der Entwicklung dieses Tools nach dem Motto „weniger ist mehr“ großer Wert auf die Benutzerfreundlichkeit gelegt wurde, damit die User dieses Werkzeug eigenständig nutzen können.
Für hochkomplexe Anwendungen, die unter Umständen durch die „Light-Version“ nicht abgedeckt werden können, steht den Kunden das gesamte verbindungstechnische Know-how der EJOT-Anwendungsingenieure und des Schraublabors APPLITEC zur Verfügung. (anm)

  • Das neue Prognoseprogramm für die EJOT-ALtracs-Plus-Schraube.
  • Moment/Kraft-Diagramm, graphische Darstellung der Drehmomente und Vorspannkräfte sowie der möglichen Versagensarten.
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