Wie kommt es, dass ein Labor für Schraubprüfung bei einem Chemieunternehmen angesiedelt ist? Die 1892 gegründete Ewald Dörken AG mit Hauptsitz in Herdecke (NRW) ist nicht nur Expertin für Farben, Lacke und Beschichtungen aller Art, sondern auch für Korrosionsschutz – speziell für Schrauben.
So gut wie alle Verbindungselemente im Automobil werden beschichtet, meist mit einer Zinklamellenbeschichtung: Kleinteile aus Stahl werden gereinigt, in ein Tauchbad mit der Beschichtung gehalten und anschließend abgeschleudert; zuletzt erfolgt das Einbrennen. Dasselbe Verfahren – das unedlere Zink schützt die beschichteten Metalle – wird zum Beispiel auch für große M24-Bolzen für Windkraftanlagen eingesetzt.
Dieser Prozess findet jedoch nicht bei Dörken selbst statt, sondern bei Beschichtern. Das sind eigenständige Lizenznehmer, die Dörken auditiert. Über 200 Beschichter zählen weltweit zum Netzwerk des Unternehmens und sorgen dafür, dass Schrauben, Muttern und weitere Bauteile den richtigen Korrosionsschutz erhalten. Neben Zinklamellenbeschichtungen gibt es noch weitere Technologien wie Coil Coating und galvanische Beschichtung, die jedoch vom Umfang her eine geringere Rolle spielen.
Ein System an jedem Standort
Um die Prozessfähigkeit der Verbindungselemente nach dem Beschichten zu sichern, werden im Labor in Herdecke und drei weiteren Standorten in China, Korea und den USA laufend Reibungszahlprüfungen durchgeführt. In jedem dieser Tech Center von Dörken ist ein „Analyse System“ von Kistler im Einsatz. Mit jedem lässt sich eine Vielzahl von Reibungszahlprüfungen nach den Spezifikationen der Automobilindustrie und darüber hinaus durchführen. Michael Stähler, Lead Technologist Fasteners bei Dörken: „Mit den Prüfständen von Kistler können wir die Reibungszahl als Bindeglied zwischen Drehmoment und Vorspannkraft genau und verlässlich ermitteln.“
Dass diese Aufgabe nicht trivial ist, macht er mit dem Hinweis deutlich, dass je nach Kunde und Land unterschiedliche Reibungszahlfenster bevorzugt werden. Diese werden über die Schmierung beeinflusst, was dem Ganzen eine gewisse Komplexität verleiht. Verbindungsexperte Michael Stähler ist seit 15 Jahren im Unternehmen und verantwortlich für Laborausrüstung, Schulungen, Vertrieb und Kundenberatung. „Die immer effizienteren Prozesse in der Automobilindustrie fordern der Messtechnik einiges ab“, resümiert er. „Mit dem Analyse-System von Kistler können wir Kundennormen mit Voranzug bis 700 U/min problemlos erfüllen“ – während Prüfnorm DIN ISO 16047 von einer Anzugsgeschwindigkeit von nur 10 bis 40 U/min ausgeht.
Software macht die Prüfabläufe einfach
Je nach Schraube und Spezifikation sind unterschiedliche Prüfverfahren nötig. Zum Beispiel schneller und langsamer Anzug und auch das Verschrauben gegen bestimmte Referenzteile mit Oberflächen aus Stahl, Alu oder KTL (Kathodische Tauchlackierung). Dies erfordert eine Software, die dem Anwender möglichst viel abnimmt und den Prozess erleichtert.
Oliver Jakob ist Channel Manager Fastening Technology EMEA bei Kistler und erläutert die Vorteile der Analyse-Systeme: „Unsere Prüfstände zur Reibungszahlermittlung lösbarer Verbindungselemente lassen sich flexibel aus verschiedenen Modulen aufbauen.“ Zum Beispiel können sie mit diversen Antrieben ausgerüstet werden. „Die Software testXpert ist auf Anwenderfreundlichkeit ausgerichtet und enthält vordefinierte als auch frei konfigurierbare Prüfabläufe.“
Dörken ermittelt Reibungszahlen weltweit einheitlich
Aufgrund der globalen Präsenz und des Renommees von Kistler in der Automobilbranche setzte man bei Dörken bereits früh auf „Analyse Systeme“ von Kistler. 2015 wurde der Prüfstand am deutschen Hauptsitz erweitert; 2019 kamen als vierter Standort für die Reibungszahlermittlung die USA hinzu. „Damit können wir nun in allen Tech Centern einheitlich prüfen“, sagt Michael Stähler. „Die hier im Headquarter entwickelten Prüfvorschriften können per Software von Kistler global ausgerollt und prozesssicher angewendet werden.“
Zudem stellt die regelmäßige Kalibrierung sicher, dass Kundennormen, die beispielsweise bestimmte Referenzteile bis ins Kleinste vorschreiben, verlässlich erfüllt werden. Darüber hinaus führt etwa der Deutsche Schraubenverband Ringversuche durch, um die Vergleichbarkeit von Prüfständen mit unterschiedlichen Messprinzipien zu ermitteln. Stähler ist dort als Obmann im Arbeitskreis Oberflächen tätig.
„Mit den vier Analyse Systemen von Kistler sind wir auch international sehr gut aufgestellt. Das verleiht uns ein gutes Standing beim Kunden“, konstatiert er aus Dörken-Sicht. „Die hohe Messfrequenz und die hohe Auflösung lassen in Verbindung mit der direkten Auswertung kaum Wünsche offen.“
Das Neueste: Ultraschall führt zur Vorspannkraft
Welche Trends bestimmen die Schraubtechnik? Neben erhöhten Testanforderungen durch die Automobilindustrie – wie schnellerer Anzug oder Mehrfachverschraubung – sieht Stähler weitere Entwicklungen, abhängig etwa von der Verfügbarkeit bestimmter Materialien. Und er gibt ein Beispiel: „Auch wenn es für uns im Bereich Korrosionsschutz weniger relevant ist, ist der ultraschallgesteuerte Anzug während des Verschraubens technologisch interessant: Dabei wird über die per Ultraschall gemessene Laufzeitänderung an der Schraube die Vorspannkraft stetig ermittelt.“ Aktuell sei dies jedoch an planparallele Flächen an den Schraubenköpfen und -enden gebunden.
Dazu Oliver Jakob von Kistler: „Wir sind bereits in der Lage, Ultraschallsignale in unsere Analyse Systeme einzuspeisen. Über Berechnungsfunktionen können wir einen direkten Zusammenhang herstellen zwischen der per Kraftsensor gemessenen Vorspannkraft und der per Ultraschall gemessenen Längung der Schraube.“
Hier finden Sie mehr über:
