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219T - Zerstörungsfreie und versagungssichere Vorspannkraftkontrolle in Schrauben |
Dank Ihrer vielseitigen Anwendungsmöglichkeiten ist die Schraubverbindung die meist ver-wendete lösbare Verbindungsart in der Konstruktionstechnik. Das „Permanent Mounted Transducer System (PMTS)", das im Rahmen eines Forschungsprojekts für die Mars-Sonde Pathfinder entwickelt wurde, ermöglicht dem Konstrukteur durch die genaue Kenntnis der vorhandenen Vorspannkraft in der Schraube eine bislang nicht gekannte Ausnutzung der Schraubenfestigkeit, wodurch weniger Schrauben gebraucht, bzw. nicht überdimensionierte Schrauben für die gleiche Sicherheitsleistung ermöglicht werden. In der Folge wird die Größen- und Gewichtsoptimierung der Bauteile durch Verwendung kleinerer Schraubendimensionen möglich. Die erzielbaren Vorteile sind:
Sensor-Schrauben des PMT Systems. Dem Monteur verschafft das PMT System, das aus den Sensor-Schrauben, dem Anziehwerkzeug, sowie dem Ultraschall-Messinstrument besteht, durch die direkte Messung höchste Sicherheit bei der Sicherstellung der Mindestvorspannkraft und schließt damit die Ursache Nr. 1 für das Versagen hochbeanspruchter Schraubverbindungen aus. In der Folge lassen sich Montagekosten reduzieren, da unproduktive Qualitätskontrollen, Schraubeneinstellungen sowie Nachbearbeitungsaufwendungen wegfallen. Auch mittel- und langfristig ergeben sich aus der Verwendung des PMT Systems eine Reihe von Vorteilen. So erhalten Konstrukteure neue, bisher nicht gekannte Informationen über das Verhalten kritischer Schraubverbindungen, die wiederum in Neukonstruktionen einfließen. Damit sind erhebliche Vorteile in der Materialauswahl, der Bauteildimensionierung, den Montage- und Wartungszeiten sowie der Qualitäts- bzw. Funktionssicherheit gegeben. Schließlich bieten sich Vorteile für die Produkthaftung, da das Risiko teurer Rückrufaktionen, Garantie- und Reparaturkosten sowie Produkthaftungs- und Versicherungsrisiken drastisch reduziert werden. Die Schraube des Permanent Mounted Transducer Systems arbeitet als Träger eines eingebrachten Ultraschallsignals, das am Schraubenende reflektiert wird und dessen Laufzeit Rückschlüsse auf die Vorspannkraft erlaubt. Auf den Schraubenkopf wird mittels eines Plasmabeschichtungsverfahrens eine piezoelektrische Dünnschicht aufgetragen. Sie dient als Impulsgeber für die Ultraschallmessung und ist extrem beständig gegenüber äußeren Einwirkungen. Das Anziehwerkzeug, in dem ein Kontaktstift zur Signalübertragung integriert ist, ist mit einem Ultraschall-Messinstrument verbunden, das das Messsignal auswertet und den diskreten Wert der Vorspannkraft im Display zur Anzeige bringt. 
Methode der Vorspannkraftmessung per Ultraschall. |
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| Innovative Aspekte | |
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Das PMT System bietet zwei voneinander unabhängige Arbeitsmodi: 1. Montage: Die Vorspannkraftkontrolle, die direkt und unmittelbar während der Montage mittels einer Absolutzeitmessung longitudinaler Ultraschallwellen erfolgt ("Assembly Mode"). 2. Während der Wartung: Die zerstörungsfreie Kontrolle verschraubter Komponenten, mittels einer Absolutzeitmessung longitudinaler und transversaler Ultraschallwellen, die Aussagen sowohl über die Dehnungsänderung, als auch über den Stresszustand einer Schraube erlaubt ("Inspection Mode"). Die Kontrolle der Vorspannkraft mit dem PMT System ist bis zu 10mal genauer als her-kömmliche Messverfahren (± 3% gegenüber ± 14 - 35% beim drehmomentgesteuerten Anziehverfahren). |
| Anwendungspotenzial | |
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Im Kraftfahrzeug-, Eisenbahn- oder Anlagenbau, in der chemischen Industrie oder in der Luft- und Raumfahrt bietet das PMT System ein Maximum an Sicherheit, indem es die Qualität von Verschraubungen messbar macht. |
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| Art der Zusammenarbeit | |
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IInteresse besteht am Verkauf des Permanent Mounted Transducer Systems, bestehend aus den Sensor-Schrauben, einem kompakten, transportablen Messgerät sowie dem Anzieh-werkzeug, wobei die Möglichkeit der Umrüstung vorhandener Werkzeuge besteht. |
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