Miniaturisierung in der Konstruktion Warum Wellenfedern Bauraum und Gewicht einsparen helfen

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Konstrukteure und Produktentwickler stehen vor der Aufgabe, mechanische und kinematische Funktionen und Prozesse für kleinste Räume zu realisieren. Bei dieser Miniaturisierung kann sich der Einsatz von Wellenfedern auszahlen.

Die Miniaturisierung durch den Transfer mechanischer oder kinematischer Prinzipien in kleinste Baugruppen macht es notwendig, Konstruktions- und Funktionselemente konsequent abzustimmen. Was Vorspannung, Toleranzausgleich oder gezielte Axialspiel-Einstellung betrifft, können Wellenfedern aus dem Portfolio von TFC punkten.

Wellenfedern sparen Bauraum und Gewicht

Ob haptische Feedbacks portabler Gaming-Controller, hochpräzise Steuerungssysteme für die Luft- und Raumfahrt oder kompakte Antrieben sensitiver OP-Roboter für die minimalinvasive Chirurgie – der Trend zur Miniaturisierung ist heute allgegenwärtig. Für Konstrukteure und Produktentwickler zeigt er sich vor allem in der Herausforderung, mechanische und kinematische Funktionen und Prozesse für kleinste Räume zu realisieren. Einher geht dies in der Regel mit der Reduzierung von Teileanzahl und Gewicht. Hinzu kommt die Anforderung, trotz der Miniaturisierung den einfachen Zugang zu wartungsrelevanten Bereichen einer Baugruppe zu gewährleisten.

Als globaler Partner des US-amerikanischen Wellenfeder-Herstellers Smalley spielt das Unternehmen TFC in diesem Umfeld eine wichtige Rolle. Das hat vor allem zwei Gründe: Zum einen bietet der Einsatz von Wellenfedern im Gegensatz zur Verwendung herkömmlicher Runddrahtfedern erhebliche Vorteile hinsichtlich der Reduzierung von Bauraum und Gewicht. Zum anderen reagiert das Unternehmen auf die „Miniaturisierungsrealität“ mit der Bereitstellung einer wachsenden Auswahl an Smalley-Wellenfedern für immer kleinere Anwendungen. Das bedeutet konkret: Aktuell kann es in hoher Stückzahl Wellenfedern mit Durchmessern von nur noch 3,0 mm anbieten.

Fragen der Miniaturisierung

Konstrukteure und Entwickler miniaturisierter Baugruppen müssen sich meist mit drei primären Fragen befassen: 

• Wie lässt sich der begrenzte Einbauraum optimal nutzen? 
• Wie können die Abmessungen einer Baugruppe jetzt und in Zukunft weiter reduziert werden? 
• Wie lassen sich Kollisionen zwischen einzelnen Komponenten konstruktiv vermeiden? 

Auf alle drei Fragen bieten die Produkte des Smalley-Portfolios von TFC weiterführende Antworten, da diese Flachdrahtelemente bis zu 50 Prozent weniger axialen Bauraum und zudem etwas weniger radialen Platz beanspruchen als traditionelle Runddrahtfedern – und dabei die gleiche Federkraft und den gleichen Federweg bereitstellen. Sie erweisen sich daher als optimale Lösung für alle konstruktiven Aufgaben, in denen Federwege, Vorspannungen oder Rückstellkräfte benötigt werden. Gerade für Anwendungen der Medizin- und Dentaltechnik, der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie, der Biotechnologie oder auch der Gaming- und Unterhaltungselektronik lässt sich damit ein Optimierungspotenzial erschließen, das einem Baugruppen-Hersteller wettbewerbsrelevante Vorteile verschafft.

Sonderanfertigungen mit Durchmessern von 3 mm

TFC kann die Wellenfedern in vielen Varianten in hoher Stückzahl und auf gleichbleibend hohem Qualitätsniveau bereitstellen, weil Smalley die traditionelle Kantenwickeltechnik modifiziert hat. Unabhängig von der Losgröße erlaubt dieses Verfahren, sowohl einlagige als auch mehrlagige Wellenfedern in einer Vielzahl von Größen und Werkstoffen zu fertigen. Wichtig für Baugruppen der Miniaturmechatronik und -mechanik, etwa für die Medizintechnik oder Luft- und Raumfahrttechnik, ist hierbei, dass man auch hochwertige Edelstähle sowie Titan und Superlegierungen für die Serienproduktion der Wellenfedern verwenden kann.

Ab Lager bietet TFC die Smalley-Wellenfedern derzeit mit Durchmessern ab 5,0 mm an; kundenspezifische Sonderanfertigungen sind bis zu einem Durchmesser von nur noch 3,0 mm machbar. Im Fokus vieler Konstrukteure stehen dabei insbesondere die Modelle des Typus  Crest-to-Crest. Sie bestehen aus durchgehenden Mehrfachwindungen und sind in zwei Varianten erhältlich: mit gewellten Enden oder mit über 360° geschlossenen, parallelen Enden. Diese mehrlagigen Wellenfedern ermöglichen die größten Bauraumreduzierungen. Ihr Federweg steigt proportional mit der Anzahl der Windungen. Somit sind hohe Vorspannungskräfte möglich. Darüber hinaus offeriert TFC auch einlagige Wellenfedern mit offenen oder überlappenden Enden sowie Nested-Wellenfedern mit mehreren parallel überlappenden Windungen.

Smalley und TFC auf der Hannover Messe 2025: Halle 3, Stand B76

Weitere Informationen: https://tfc.eu.com/

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