Verschraubungslabor

Gewindeformende Schrauben

Gewindeformende Schrauben erzeugen bei der Montage durch Umformung des Mutterwerkstoffs ihr eigenes Muttergewinde. So können diese Schrauben als „Direktverschraubung“ in ein vorhandenes Einschraubloch geschraubt werden. Der Arbeitsschritt Gewindeschneiden entfällt, und es entstehen keine Späne. Weitere Vorteile bestehen in der Spielfreiheit der Verbindung, der größeren Gewindeüberdeckung und der erhöhten Sicherheit gegen selbsttätiges Lösen.

Wichtige Parameter zur Bestimmung der Qualität von gewindeformenden Verschraubungen sind das Furchmoment, das bei der Gewindeformung entsteht, und das Überdrehmoment, das beim Versagen des Gewindes auftritt. Um diese Parameter in Abhängigkeit vom Eindrehwinkel bestimmen zu können, wurden unterschiedliche Verschraubungsprüfstände entwickelt, die diese Daten bei vorgegebenem Anpressdruck über Kraft- und Drehmomentsensoren aufzeichnen. So können die charakteristischen Drehmoment-Zeit-Kurven bzw. Drehmoment-Drehwinkel-Kurven für die Paarung Einschraubwerkstoff-Schraube erstellt werden, deren Auswertung Rückschlüsse auf den Verschraubungsprozeß und die Qualität der Verbindung erlaubt.

Gewindeformende Mikroschrauben

Die Untersuchung von gewindeformenden Mikroschrauben stellt eine besondere Herausforderung dar, da in die Einflüsse der gewindefurchenden Materialumformung und der Gewindereibung mit der Miniaturisierung überproportional wachsen, gleichzeitig sinken die einzuhaltendenden Toleranzen. Daher ist es für die Absicherung der automatischen Schraubmontage bei Serienverschraubungen von kleinen gewindeformenden Schrauben sinnvoll, diese in systematischen Versuchsreihen abzusichern. So können die Dimensionierung von Einschraubteil und Klemmteil, die Schraube selbst und das Einschraubloch mit Entlastungsbohrung optimiert werden, was zu einem abgesicherten Produktionsprozess und optimierten Kosten führt.
Das Bild zeigt Vorversuche für eine gewindeformede Verschraubung in der Automobilelektronik.

Untersuchungen an gewindeformenden Knochenschrauben

Die Osteosynthese ist die operative Verbindung von zwei oder mehreren Knochen oder Knochenfragmenten mit dem Ziel, dass diese wieder korrkt zusammenwachsen. Bei einer Plattenosteosynthese wird der gebrochene Knochen mit medizinischen gewindeformenden Schrauben und einer Metallplatte fixiert und stabilisiert.

Versuche mit chirurgischen Knochenschrauben zeigen in der Verschraubungsanalyse charakteristische Drehmoment-Drehwinkel-Kurvenverläufe gewindeformender Schrauben beim Durchdringen der Kortikaliswand.

Weiterhin lassen sich, bei Steigerung des Verschraubungsmoments bis hin zum Überdrehmoment beim Bruch der Kortikaliswand, Empfehlungen für eine angepasste optimale Verschraubung der Knochenschraube und Prognosen über das Versagen der Schraubverbindung machen. Ebenso können unterschiedliche Schraubenarten und Verschraubungsparameter bestimmt und gegenübergestellt werden.

Plattenverschraubungen werden typischerweise so ausgeführt, dass die Knochenschraube, die die Ostheosyntheseplatte hält, sowohl in der anliegenden wie auch in der gegenüberliegenden Korticaliswand ein Muttergewinde erzeugt und die Platte fixiert.

Nach den so ermittelten optimalen Verschraubungsparametern kann die finale Belastbarkeit einer Knochenschraubenverbindung über eine Auszug-/Ausdrückanlage bestimmt werden, die die auftretende Axialkraft querkraftfrei bis zum Versagen der Verbindung Schraube-Knochen erfaßt.