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Neue Armierungstechnik für Kunststoffprofile
28.06.2010 | Redakteur/Autor: Redaktion SMM
Faserverstärkte Kunststoffe werden aufgrund des geringen Gewichtes und der hohen Festigkeit in nahezu allen Technikbereichen eingesetzt. Zwischen den Kunststoffprofilen und den benachbarten Bauteilen walten Metallarmaturen als Verbindungsglieder. Eine neuartige Technik kombiniert Reibschluss und Formschluss solcher Pressungen optimal und verhindert die Unsicherheit von Fliess- beziehungsweise Kriechvorgängen der Verbindungen.
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Im Allgemeinen findet solche Verbindungstechnik in den Bereichen Maschinenbau, Elektrotechnik, Isolatoren, Brückenbau, Hochbau, Tiefbau und Flugzeugbau usw. Anwendung. Die bekannten Armierungstechniken werden mit Gewinde, Klemmen, Giessharzhintergüsse, Kleben, Klemmkonen und Mehrkantpressen usw. realisiert. Für industrielle Anwendungen hat sich das Mehrkantpressen durchgesetzt. Bei dieser Armierungsart wird ein zylindrisches Kunststoffprofil von einer Metallarmatur mit zylindrischer Bohrung kraftschlüssig umfasst und es entsteht ein Reibschluss (jedoch kein Formschluss). Der Kraftschluss wird erreicht, indem radial wirkende Presswerkzeuge die Metallarmatur plastisch und das Kunststoffprofil elastisch verformen. Nach dem Pressvorgang will das Kunststoffprofil «zurückfedern», kann aber nicht, weil sich die Armatur plastisch verformt hat.
Die so erzeugte Verspannung muss über die ganze Lebensdauer aufrechterhalten bleiben. Sollte nach zig Jahren, je nach Anwendung, der Martenspunkt (Erweichungsbeginn) überschritten werden, würde die mechanische Verspannung von Armatur und Profil erlahmen und die Reibung reduziert werden. Unter dieser Voraussetzung wäre das Ausrutschen des Kunststoffprofils aus der Armatur realistisch. Zum gleichen Ergebnis könnte unter mechanischer Verspannung die Umstrukturierung von Molekülen führen. Kunststoffe neigen zu Spannungsrelaxationen, welche in sogenannten Fliess- beziehungsweise Kriechvorgängen enden. Diese Problematik veranlasste die Suche nach einer optimalen Lösung.
Ausnehmung verhindert Kriechproblematik
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Bei der neuen Armierungstechnik hat das Kunststoffprofil im Pressbereich eine kleine Ausnehmung. Auf diese Art entsteht zusätzlich ein irreversibler Formschluss. Die Ausnehmung ist vorzugsweise konisch, das heisst, ein 20 Millimter dicker Stab wird auf einen Durchmesser von circa 18 Millimeter reduziert. Ein geringer Konuswinkel bewirkt bei anliegenden Kräften einen proportional hochwertigen Kraft- beziehungsweise Reibschluss. Die optimierte Kombination von Kraftschluss, Reibschluss und Formschluss verhindert zielgemäss die Unsicherheit von Fliess- beziehungsweise Kriechvorgängen.
Bei dieser hier vorgestellten Erfindung geht es explizit darum, mit dem Formschluss die erwähnte Problematik des Kriechens zu eliminieren. Es ist für den Berechnungsingenieur naheliegend, dass mit dieser Verbindungstechnik die herkömmlichen hohen Unsicherheitsfaktoren auf echte Sicherheitsfaktoren reduziert werden können. Obwohl am Kunststoffprofil eine Ausnehmung angebracht wird, kann eine Kerbwirkung vernachlässigt werden.
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