Die gewindeprägende Schraube für mikrozellular geschäumte Thermoplaste
In der Automobil- und Luftfahrtindustrie, aber auch in vielen anderen Branchen, ist die Umsetzung innovativer Leichtbau-Lösungen in Anbetracht zunehmender Anforderungen an Ressourcenschonung und Energieeffizienz zwingend notwendig und wird daher auch von den entsprechenden Unternehmen konsequent vorangetrieben. Neben vielen anderen im Markt existierenden Leichtbaumaterialien erfreuen sich beispielsweise die mittels MuCell® Verfahren* hergestellten, geschäumten Thermoplaste einer zunehmenden Beliebtheit bei Konstrukteuren und Bauteilentwicklern. Für diesen diffizilen Anwendungsbereich hat der Verbindungstechnik-Spezialist EJOT ein besonders leistungsfähiges Verbindungselement entwickelt – die Cell PT® Schraube.Bei der Entwicklung von Kunststoff-Bauteilen finden aus Gewichtsgründen zunehmend geschäumte Thermoplaste ihre Berücksichtigung im Lastenheft. Dieses innovative Material ermöglicht eine deutliche Kosteneinsparung in der Herstellung, da es sich sehr gut verarbeiten lässt und damit den gesamten Produktionsprozess erheblich effizienter gestaltet. In der Praxis wird zwischen zwei unterschiedlichen Schäumverfahren unterschieden, physikalisch oder chemisch. Diese unterscheiden sich sowohl im Herstellungsprozess als auch in der Struktur des fertigen Kunststoffteils, was sich in unterschiedlichen Zellgrößen niederschlägt. Das Ergebnis bei beiden Verfahren ist immer eine mikrozellulare Schaumstruktur im Bauteil (auch bei Wandstärken unter 1 mm) und eine kompakte Randschicht.
Neben den verarbeitungstechnischen Vorzügen dieses innovativen Verfahrens ist der wichtigste Grund für die steigende Beliebtheit der unbestrittene Gewichtsvorteil. Je nach Bauteil sind 5 bis 15 Prozent Gewichtseinsparung realisierbar. Dies eröffnet thermoplastisch geschäumten Bauteilen ein breites Spektrum möglicher Anwendungen. Für den Automobilsektor ist beispielsweise der gesamte Interior-Bereich prädestiniert für deren Einsatz. Vom Instrumententräger über Blenden, Klappen, Tür- und Sitzverkleidungen, Elektronik- und Steuergehäusen bis hin zu Griffen oder Abdeckungen, dem Spektrum möglicher Einsatzgebiete sind kaum Grenzen gesetzt.
Da sich die geringere Dichte des geschäumten Thermoplastes, die letztlich den Gewichtsvorteil ausmacht, unmittelbar auf die Stabilität auswirkt, stellt sich für den Produktentwickler die Herausforderung, dies bei der Bauteilauslegung konstruktiv zu berücksichtigen. Damit einhergehend muss auch das Befestigungskonzept neu überdacht werden, da herkömmliche selbstfurchende Schrauben für diese veränderten Materialeigenschaften nicht ausgelegt sind und daher schnell an ihre Grenzen stoßen. Für diesen Anwendungsfall hat der Verbindungstechnik-Spezialist EJOT die Cell PT® entwickelt. Diese neuartige Schraube besitzt eine spezielle Gewindekontur aufgrund der besonders ausgeformten Gewindespitzen in Verbindung mit einer ausgefeilten Flankenwinkel-Radien-Kombination im Gewindebereich.
Diese spezielle Gewindekontur der EJOT Cell PT® wurde in umfassenden Versuchsreihen eigens für die zellular geschäumten Thermoplaste entwickelt. Diese Kontur ermöglicht, im Gegensatz zu selbstfurchenden Geometrien, materialschonendes Gewindeprägen durch eine elastische / plastische Umformung im Kunststoff-Tubus. Durch das Gewindeprägen wird die kompakte Randschicht im Kernloch vom Gewindezahn verformt und nicht zerstört – sie bleibt somit erhalten. Die daraus resultierende, hohe Drehmoment- und Kraftübertragung in (MuCell®) geschäumte Thermoplaste gewährleistet höchste verbindungstechnische Sicherheit. Bei Sacklochverschraubungen wird sogar eine weitere Erhöhung der Drehmomente erreicht, da die besonders ausgeformte Spitze zusätzlich in das Kunststoffmaterial am Sacklochgrund eindringt.
* MuCell® ist ein eingetragenes Warenzeichen der Trexel Inc., USA.
