DER KONSTRUKTEUR 6/2017

KONSTRUKTIONSELEMENTE

KONSTRUKTIONSELEMENTE NEUE WEGE IN DER BAUTEIL- KONSTRUKTION Autor: Jörg Beyer, mediaword, Tübingen PRODUKTE UND ANWENDUNGEN Die meisten Bauteile im Maschinenbau sind noch ganz klassisch aus Stahl gefertigt. Universell einsetzbar gibt Stahl ein Gefühl von Sicherheit. Dabei können Verbünde aus H-CFK bei deutlich geringerem Gewicht eine durchaus bessere Performance zeigen und damit neue Konstruktionen ermöglichen. H-CFK ist ein von der Herbert Hänchen GmbH & Co. KG entwickeltes, hoch belastbares Verbundmaterial aus carbonfaserverstärktem Kunststoff (CFK) und weiteren Komponenten wie z. B. Metallen. Was bei Hänchen mit der Entwicklung von Kolbenstangen und Hydraulik-Zylindern aus H-CFK begonnen hat, wird jetzt im allgemeinen Maschinenbau fortgeführt. CARBON – EIN KONFIGURIERBARER WERKSTOFF Für anspruchsvolle Karosseriebauteile oder im Sportbereich ist CFK schon längst Standard. Seit Jahrzehnten vertrauen z. B. Bogen- schützen auf Pfeile, Autobauer auf Kotflügel und Fahrradsportler auf Rennräder und Mountainbikes aus dem Fasermaterial. Im Maschinenbau kommt die Revolution jedoch erst langsam an – und dies trotz der enormen Vorteile des neuen Verbundwerkstoffs wie etwa geringem Gewicht sowie hoher Belastbarkeit und Beständigkeit gegen verschiedenste Medien. Bei einer Gewichtsersparnis von bis zu 80 % kann er je nach Faserverlauf eine Zugfestigkeit von bis zu 5 000 N/mm² erreichen. Damit sind Festigkeiten möglich, die deutlich über der von Stahl liegen. Der Vorteil von H-CFK ist, dass die Eigenschaften dieses Werkstoffs auf die Anwendung hin designt werden. Geht es um die Belastung ist er in drei Dimensionen konfigurierbar: Je nachdem, ob die Belastung z. B. durch Biegung, Zug oder Druck, Scherung oder Torsion auftritt. Die Elemente werden je nach Anforderung designt, der Faserverlauf entsprechend angepasst. Hänchen arbeitet dabei mit einer speziellen 7-Achs-Wickelmaschine, die eine komplette Eigenentwicklung ist. Carbon-Werkstoffe sind werkstoffbedingt spröder als Stahl. Hier bietet die maßgeschneiderte Konfiguration beim H-CFK-Verfahren Ausgleichsmöglichkeiten. So wird durch die Einbindung von Aramidfasern in den Verbund ein splitterfreier Bruch gewährleistet – ein vergleichbares System wie bei Sicherheitsglas. Auch bei der Beständigkeit gegenüber aggressiven Medien, die Bauteile angreifen, bietet H-CFK durch den Einsatz einer besonderen Beschichtung Vorteile. Dies betrifft eine Reihe von Laugen und 18 DER KONSTRUKTEUR 6/2017

KONSTRUKTIONSELEMENTE 01 01 Kolbenstangen für Hydraulikzylinder waren die ersten Bauteile aus H-CFK 02 Stangen und Rohre aus H-CFK im Verbund mit Metallteilen Säuren aber auch Medien wie Bremsflüssigkeit, Öle oder Adblue. Ebenso ist H-CFK sehr gut beständig gegenüber Salzwasser. So zeigt der Werkstoff im 96-Stunden-Salzsprühtest keine Veränderungen, was ihn für Einsätze im Seewasserbereich oder auf winterlichen Straßen geeignet macht. H-CFK bietet in seiner Individualisierbarkeit unbestreitbare Vorteile. Wo die Entwicklung systematisch die Belastung eines Bauteils berücksichtigt, können nicht nur Gewicht und Energiekosten gespart werden. Viel häufiger kommen die Eigenschaften wie Performance-Verbesserung, Korrosionsbeständigkeit, keine Ausdehung bei Wärme oder besondere Biegsamkeit für die Aufnahme von Querkräften zum Tragen. 02 Halle 1 . Stand 1953 Antreiben mit System. Für anspruchsvolle Antriebe in Automatisierungsanlagen und Werkzeugmaschinen. Klemm- und Bremssystem KTR-STOP ® NC Überlastsystem SYNTEX ® -NC Spielfreie Servokupplung ROTEX ® GS ktr.com