Wellenfedern en miniature: Wenn kein Zehntel zu verschenken ist

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Wellenfedern en miniature: Wenn kein Zehntel zu verschenken ist

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Bei gleichem Federweg und gleicher Belastbarkeit beanspruchen Wellenfedern von Smalley im Zuliefersortiment von TFC weniger axialen und radialen Bauraum als Runddrahtfedern.
Wellenfedern für beengte Verhältnisse

Quelle: TFC/Smalley

  • Die Konstrukteure und Entwickler feinwerktechnischer und mechatronischer Baugruppen agieren vorrangig in kleinen Maßstäben.
  • Infolgedessen bestimmt das ständige Streben nach optimaler Raumnutzung, Kollisionsvermeidung und Miniaturisierung auch die Auswahl ihrer C-Teile.
  • Als Problemlöser könnten sich dabei die Wellenfedern von Smalley im Zuliefersortiment von TFC herausstellen.
  • Der Grund: Bei gleichem Federweg und gleicher Belastbarkeit beanspruchen sie erheblich weniger axialen und radialen Bauraum als konventionelle Runddrahtfedern.

Ob Messgeräte, Uhren, Getriebe, Roboter oder Dosiersysteme – in vielen industriellen Anwendungsgebieten verlaufen die Grenzen zwischen Feinmechanik, Elektromechanik und Mechatronik heute fließend. Die Entwicklungsingenieure und Konstrukteure dieser Branchen verbindet dabei häufig eine gemeinsame Fragestellung: Wie lässt sich unter der Vorgabe der Baugruppen-Miniaturisierung der ohnehin meist knappe Bauraum optimal nutzen ­– oder sogar weiter reduzieren – und wie können konstruktiv bedingte Kollisionskonflikte vermieden werden? Der Weg zur richtigen Antwort führt meist nicht allein über die reine Konstruktionsarbeit, sondern auch über die Auswahl der optimalen Bauteile. Geht es hierbei um die Realisierung von Federwegen, Vorspannungen oder Rückstellungen, so landen die Smalley-Wellenfedern von Zulieferer TFC oft ganz oben auf der Wunschliste der Ingenieure. Da diese Wellenfedern aus gewalztem Flachdraht nämlich bis zu 50 Prozent weniger axialen Bauraum sowie einen etwas geringeren radialen Bauraum als konventionelle Runddrahtfedern benötigen – bei gleichem Federweg und gleicher Belastbarkeit – überzeugen sie gerade bei der Umsetzung von kinematischen Funktionen in feinwerktechnischen, elektromechanischen und mechatronischen Baugruppen als C-Teile-Lösung.

Wellenfedern: Winzige Durchmesser möglich

In großen und kleinen Serien gefertigt werden diese Wellenfedern in einem Spezialverfahren namens No-Tooling-Cost, das auch unter der Bezeichnung Circulair-Grain bekannt ist und bereits vor etlichen Jahren vom US-amerikanischen Hersteller Smalley entwickelt wurde. Es handelt sich dabei um eine innovative Variante der Kantenwindungstechnik, mit der es inzwischen sogar möglich ist, hochwertige Wellenfedern mit Durchmessern von nur noch 4,0 mm zu fertigen. In diesem Verfahren entstehen sowohl ein- als auch mehrlagige Wellenfedern, die das Zuliefererunternehmen TFC seinen Kunden in zahlreichen Werkstoffen zur Verfügung stellt. Die Materialauswahl reicht hier von Federstahl und nichtrostenden Edelstählen über zahlreiche Superlegierungen bis hin zu Kupferlegierungen, Phosphorbronze und Titan.

Aktuell umfasst das Standardsortiment von TFC Wellenfedern mit Durchmessern von 5,0 mm bis 400 mm. Große Verbreitung in den verschiedenen Disziplinen der Feinwerktechnik, der Elektromechanik und der Mechatronik finden dabei vor allem die Crest-to-Crest-Wellenfedern mit ihren durchgängig gewickelten Mehrfachwindungen. Sie liegen in zwei Varianten mit auslaufenden Enden oder 360°-geschlossen parallel verlegten Enden vor. Mit ihnen sind die erreichbaren Bauraum-Reduzierungen am größten. Außerdem gibt es Wellenfedern in einlagiger Ausführung mit Spalt oder überlappenden Enden sowie die Wellenfedern des Typs Nested, deren mehrfache Windungen durchgehend plan aufeinander aufliegen. Die Federrate einer Nested-Wellenfeder steigt proportional zur Anzahl der Windungen, so dass sich damit sehr hohe Vorspannkräfte realisieren lassen. Vervollständigt wird das Wellenfeder-Sortiment von TFC durch zwei Sondervarianten: Die Ausführung Wavo aus Runddraht mit Spalt und die stabförmige Linear-Wellenfeder, deren Federband je nach Einbaulage definierte Kräfte in axialer oder radialer Richtung aufnehmen kann.

Auch Kleinserien günstig realisierbar

Durch das No-Tooling-Cost-Verfahrens von Smalley, mit dem sich alle Flachdraht-Wellenfedern sehr wirtschaftlich herstellen lassen, kann TFC selbst geringe Stückzahlen vergleichsweise günstig anbieten. Da feinwerktechnische, elektromechanische und mechatronische Baugruppen nicht selten nur in Kleinserien benötigt werden, kann dies im Einzelfall von hoher Relevanz sein. Basierend auf der Fertigungsflexibilität von Smalle besteht zudem die Möglichkeit, kundenspezifische Sonderlösungen und Prototypen ohne zusätzliche Spezialwerkzeuge oder aufwändige Modifizierungen schnell und unkompliziert umzusetzen.

Von Marco Sturm, Freier Fachjournalist, Darmstadt

Bild oben: TFC kann seinen Kunden hochwertige Smalley-Wellenfedern mit Durchmessern von nur 4,0 mm anbieten. Bildquelle: TFC/Smalley

Weitere Informationen: https://www.tfcdeutschland.com/

Erfahren Sie hier mehr über die richtige Auswahl von Metallfedern.

Lesen Sie auch: „Allianz: 3D-Lidar-Sensor aus dem Automobilbau wird noch vielseitiger“

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