Einleitung
In der Industrie wird ein Problem bei einer Befestigung häufig dem verwendeten Bauteil zugeschrieben. Wenn sich eine Verbindung löst, bricht oder nicht die erwartete Leistung erbringt, wird als Erstes die Schraube, die Mutter oder der Bolzen infrage gestellt.
In den meisten Fällen ist das Bauteil jedoch korrekt. Was nicht funktioniert, ist die Art und Weise, wie es eingesetzt wird.
Eine Schraube kann vollständig normgerecht sein, die passende Festigkeitsklasse besitzen und in der Konstruktionsphase korrekt ausgewählt worden sein – und dennoch im Betrieb versagen. Zu verstehen, warum das geschieht, ist entscheidend, um wiederkehrende Fehler zu vermeiden und die Zuverlässigkeit von Verbindungen zu verbessern.
Wenn das Problem nicht das Produkt ist
Im vorherigen Artikel der VIPA Academy zur Wiederholgenauigkeit beim Anziehen haben wir gesehen, dass eine korrekte Vorgehensweise nicht automatisch ein zuverlässiges Ergebnis garantiert, wenn der reale Prozess nicht ausreichend kontrolliert ist.
Dasselbe Prinzip gilt für Befestigungselemente. Eine auf dem Papier „richtige“ Schraube kann versagen, wenn sie in einem Anwendungskontext eingesetzt wird, der nicht alle relevanten Variablen berücksichtigt. In diesen Fällen liegt das Problem nicht in der Produktqualität, sondern in einem Anwendungsfehler.
Diese Fehler zu analysieren bedeutet nicht, Schuldige zu suchen, sondern ein besseres Verständnis für die Mechanismen zu entwickeln, die dazu führen, dass sich eine Verbindung anders verhält als erwartet.
Fehler 1: Auswahl der Schraube ohne Berücksichtigung der realen Anwendung
Einer der häufigsten Fehler besteht darin, ein Befestigungselement ausschließlich auf Grundlage von Abmessungen und Festigkeitsklasse auszuwählen, ohne den Einsatzkontext zu bewerten.
Faktoren wie dynamische Belastungen, Vibrationen, thermische Zyklen, korrosive Umgebungen oder häufige Montage- und Demontagevorgänge beeinflussen das Verhalten der Verbindung maßgeblich. Eine mechanisch korrekte Schraube kann ungeeignet sein, wenn die Anwendung spezifische Eigenschaften erfordert, die bei der Auswahl nicht berücksichtigt wurden.
Dieser Aspekt ist eng mit dem Konzept der Befestigung als System verbunden, das in den nächsten Artikeln der Academy vertieft wird.
Fehler 2: Vertrauen auf das Anzugsdrehmoment als einzigen Parameter
Eine weitere häufige Ursache für Probleme ist die Verwendung des Anzugsdrehmoments als alleinige operative Referenz. Wie bereits erläutert (lesen Sie den Artikel hier), ist das Drehmoment ein direkter Parameter, der jedoch nicht immer direkt der aufgebrachten Kraft entspricht.
Die Annahme, dass die Einhaltung eines Drehmomentwertes ausreicht, um die richtige Vorspannkraft zu gewährleisten, ignoriert die reale Variabilität des Prozesses. Das Ergebnis kann eine unter- oder überlastete Verbindung sein – beides Zustände, die das Ausfallrisiko erhöhen.
In diesen Fällen versagt die Schraube nicht, weil sie ungeeignet ist, sondern weil die Anziehmethode nicht mit dem erforderlichen Zuverlässigkeitsniveau übereinstimmt.
Fehler 3: Unterschätzung des Einflusses von Zusatzkomponenten
Unterlegscheiben, Auflageflächen und angrenzende Bauteile werden oft als sekundäre Elemente betrachtet. In Wirklichkeit spielen sie eine entscheidende Rolle bei der Lastverteilung und der Stabilität der Verbindung.
Unterlegscheiben unzureichender Qualität, unebene Auflageflächen oder Materialien mit stark unterschiedlichen Steifigkeiten können das Verhalten der Verbindung verändern, selbst wenn die Schraube korrekt ist. Auch hier ist das Versagen nicht dem einzelnen Befestigungselement zuzuschreiben, sondern dem Zusammenspiel aller beteiligten Komponenten.
Fehler 4: Ignorieren der Variabilität des Montageprozesses
Selbst bei einer definierten Vorgehensweise bringt der Montageprozess Variabilität mit sich. Nicht kalibrierte Werkzeuge, unterschiedliche Arbeitsweisen zwischen Bedienern oder wechselnde Umgebungsbedingungen beeinflussen das Endergebnis.
Werden diese Aspekte nicht berücksichtigt, wird das Problem häufig als Produktfehler interpretiert, obwohl tatsächlich der Prozess nicht ausreichend kontrolliert ist.
Dies ist einer der Gründe, warum zwei Verbindungen mit derselben Schraube im Laufe der Zeit sehr unterschiedlich reagieren können.
Fehler 5: Mangel an Konsistenz und Standardisierung
Ein weiterer verbreiteter Fehler ist der Einsatz unterschiedlicher Lösungen für ähnliche Anwendungen. Das Fehlen von Standardisierung erhöht die Anzahl der Variablen und erschwert die Ursachenanalyse bei Problemen.
Eine Vielzahl von Befestigungsvarianten, Oberflächen und Bezugsquellen – wenn sie nicht durch klare Kriterien gesteuert wird – führt zu unnötiger Komplexität und verringert die Stabilität des Montageprozesses insgesamt.
Warum diese Fehler zum Versagen führen
Anwendungsfehler führen selten zu einem sofortigen Ausfall. Häufiger erzeugen sie Grenzbedingungen, die im Laufe der Zeit zu Vorspannkraftverlust, Lockerungen oder fortschreitenden Schäden führen.
In diesen Fällen ist die Schraube nicht im absoluten Sinne „falsch“, sondern außerhalb eines kohärenten Anwendungskontexts eingesetzt. Das Verständnis dieser Dynamik ermöglicht es, den Fokus vom einzelnen Bauteil auf dessen Einsatzweise zu verlagern.
Der Beitrag der VIPA Academy
Die VIPA Academy behandelt diese Themen mit dem Ziel, ein höheres technisches Bewusstsein im Bereich der Befestigung zu fördern. Die Analyse der häufigsten Anwendungsfehler liefert Konstrukteuren, Produktionsverantwortlichen und Einkaufsabteilungen wertvolle Interpretationswerkzeuge, um Probleme im Montageprozess richtig einzuordnen.
Eine gemeinsame technische Kultur ist der erste Schritt, um wiederkehrende Fehler zu reduzieren und die Stabilität von Verbindungen langfristig zu verbessern.
Fazit
Wenn eine „richtige“ Schraube versagt, liegt die Ursache fast immer in ihrer Anwendung. Den Fokus von den Befestigungselementen auf die Anwendungsbedingungen zu verlagern, hilft, wiederkehrende Probleme zu vermeiden und fundiertere technische Entscheidungen zu treffen.
In den kommenden Artikeln der VIPA Academy werden wir weiter vertiefen, wie Befestigungen als System gedacht und gesteuert werden können, um die Komplexität zu reduzieren und die Gesamtzuverlässigkeit zu erhöhen.
Quellen und Referenzen
ISO 898-1 – Mechanical properties of fasteners made of carbon steel and alloy steel
https://www.iso.org/standard/60610.html
NASA – Fastener Design Manual (RP-1228)
https://ntrs.nasa.gov/api/citations/19900009424/downloads/19900009424.pdf
VIPA Technischer Katalog – Befestigungselemente und Anwendungskriterien
Technische Referenzen verfügbar im VIPA-Katalog (aktuelle Ausgabe)
