Neue Verbindungstechnik senkt das Fassadengewicht - Metall - GFF Magazin

Leichtbau und ressourcensparende Konstruktionen

Neue Verbindungstechnik senkt das Fassadengewicht

In der Fassadentechnik werden Leichtbau sowie ressourcen - sparende Konstruktionen zum Wettbewerbsvorteil. Passende Verbindungselemente bietet der Werkstoff Aluminium. - von Uwe Manzke

Für Stahl- bzw. Edelstahlverbindungselemente wird es immer schwerer, den An - forderungen an signifikante Gewichtseinsparungen bei zukünftigen Neukonstruktionen zu genügen. So werden bei modularen Verbindungsanforderungen oftmals Schrauben aus Edelstahl eingesetzt, mit erheblichen Nachteilen in der Anwendung. Zum einen zeigt sich bei Salzsprühnebeltests nach DIN EN 9227, dass die Schraube umgebendes Aluminium bereits nach weniger als 200 Stunden zu korrodieren beginnt. Zum anderen erfährt die Schraubverbindung im Dauereinsatz ein verstärktes Setzverhalten, da sich bei Temperaturschwankungen die verschiedenartigen Materialien unterschiedlich ausdehnen und die Schraube sich dadurch lockert. Weiterhin ist der Werkstoff Edelstahl nicht nur in der Beschaffung kostspielig, sondern auch in der Bearbeitung stark werkzeugverschleißend und eingeschränkt umformbar, was in der Summe zu hohen Kosten führt. Bekannte Legierungen aus der Luft- und Raumfahrt, die diese Anforderungen festigkeitsseitig erfüllen, sind nach wie vor sehr hochpreisig. Korrosionsfeste Edelstähle sind gewichtserhöhend, durch Kaltmassivumformung teuer und aufwändig in der Verarbeitung. Einen sehr guten Kompromiss für diese Herausforderung bietet eine modifizierte, kupferfreie Aluminiumlegierung aus der 7000er-Gruppe, die die Ansprüche an die gewünschten Eigenschaften für Modulverbindungen spanfrei und zeitsparend abdeckt.

Die auf der euroLite 2010 vorgestellte Sicherheitssolarbefestigung (SISO) verkürzt die Montagezeit erheblich und führt zu einer Gewichts reduktion. Die Kombination der gesteigerten Härte im Vergleich zu bereits in der Automobiltechnik eingesetzten 6000er-Legierungen bei gleichzeitig kontrollierter Sprödigkeit ermöglicht selbstformende Verbindungen ganz aus Aluminium. „Für diese Aufgabenstellung entwickelte die Schürmann & Hilleke Umformtechnik GmbH mit dem Drahtwerk Elisental eine hochfeste Aluminiumlegierung. Diese erreicht bei einer guten Korrosionsbeständigkeit durch ausgewählte Legierungen und angepasste Werkstoffzustände sowie unter Einbeziehung spezieller Beschichtungen die notwendigen Festigkeitseigenschaften und Kerbschlagzähigkeiten für verschiedene Verschraubungsanforderungen“, erläutert Stefan Hilleke, Geschäftsführer bei Schürmann & Hilleke.

So können Solarmodule mittels Klemmen an eine Unterkonstruktion direkt in einen speziellen Schraubkanal der Aluminiumprofile ohne Verwendung weiterer Nutensteine, Scheiben, Muttern oder anderer Kleinteile verschraubt werden. Das Prinzip funktioniert laut Anbieter an jeder Stelle, und Winkelfehler werden ausgeglichen. Die Schrauben können Profile im Kreuzverbund ohne Vorbohrarbeiten verbinden und versprechen 30 bis 50 Prozent Zeitersparnis. „Das Schnellmontagesystem erlaubt verschiedene Anwendungen in der Fassadentechnik, etwa bei Konstruktionen für Gestelle, da ein Kreuzverbund ohne Bohren möglich ist. Vorstellbar wäre der Einsatz auch bei Carports und Innenausbauten“, zeigt Hilleke weitere Anwendungen auf. Durch spezielle thermomechanische Behandlungen des Vorproduktes (Aluminiumdraht), die angepasste Wärmebehandlung der fertigen Schrauben und eine Spezialbeschichtung des Endproduktes ist eine neue Generation hochfester Aluminiumschrauben entstanden, die laut Anbieter alle Anforderungen an Verbindungen erfüllt, aber die Nachteile der Edelstahlversion umgeht und in der Herstellung um zirka 30 Prozent günstiger ist. Dabei erreicht die integrierte Membran eine hohe Festigkeit, die von der Schraube durchdrungen wird. Die Membran hält die Wandungen des Schraubkanals zusammen und verwandelt sich beim Einschrauben in eine Mutter.

Die Festigkeit des Verbindungselementes in Verbindung mit der Beschichtung ist hoch genug, um sich im Aluminiumschraubkanal sein eigenes Gewinde zu formen und dabei sogar Wandungen zu durchdringen. Die ausreichende Kerbschlagzähigkeit stellt sicher, dass es bei schwankenden Belastungen nicht zum Bruch der Schraube kommt. Die Acht-Millimeter-Schraube kann mit einem maximalen Drehmoment von sieben Newtonmeter eingeschraubt werden.