Zugstäbe: Knackpunkt Krafteinleitung

Igorex-Endlosfaser-Verbundwerkstoffe mit thermoplastischer Matrix eröffnen dem Konstrukteur neue Gestaltungsfreiheiten bei auf Zug beanspruchten Bauteilen. Die Stäbe und Profile werden mit dem Pultrusionsverfahren in verschiedenen Materialkombinationen hergestellt. Um einen hohen Wirkungsgrad zu erreichen ist es von ausschlaggebender Wichtigkeit, die Krafteinleitung in die Bauteile konstruktiv optimal zu gestalteten.

Anbieter zum Thema

Angehrn AG - Umformtechnik

DMB Technics AG

Mikron Switzerland AG, Division Tool

faigle Igoplast AG

Da Igorex-Werkstoffe in der Längsrichtung ihrer Endlosfasernverstärkung sehr hohe Zugkräfte aufnehmen, bewähren sie sich ausgezeichnet bei Bauelementen, die auf Zug beansprucht sind. Ein aktuelles Beispiel sind nur 7 mm dünne Zugstangen aus Igorex PP, die einer Belastung bis 19000 N standhalten. Die Zugstangen weisen also eine Systemzugfestigkeit von 493 N/mm2, was bei einer Materialfestigkeit von 700 N/mm² einem Wirkungsgrad von 70% entspricht.

Herausforderung: Knickempfindlichkeit

Allerdings sind die in der thermoplastischen Matrix eingebetteten Endlos-Glasfasern gegen Knickung empfindlich, deshalb erfordert die Krafteinleitung eine entsprechende konstruktive Gestaltung. Eine Klemmung des Bauteile erreicht nur einen geringen Wirkungsgrad, denn die Krafteinleitung belastet nur dessen äusserste Fasern, während die Fasern im Inneren nur über die Scherfestigkeit der Matrix mit belastet werden. Die innersten Fasern tragen also wenig zur Festigkeit des Bauteils bei. Einen ausgezeichneten Wirkungsgrad hingegen erzielt der Formschluss zwischen dem Igorex -Zugelement und dem Kraft-Einleitungspartner.

Bei der Entwicklung einer formschlüssigen Krafteinleitung bestand einer der ersten Lösungsansätze darin, das Ende des Igorex -Zugelements bis zum Schmelzpunkt der Matrix zu erwärmen und durch Eintreiben eines Dornes zu erweitern. Über dieses erweiterte Ende wurde dann die Kraft mit formschlüssig passenden Bauteilen in den Zugstab eingeleitet. Da bei dieser Lösung die Fasern jedoch stark gekrümmt wurden, erreichte diese Art der Kraftübertragung noch keine zufrieden stellenden Werte.