Gestaltungsrichtlinien zur Verbesserung der Haltbarkeit

Wozu werden sie genutzt?

• Für die konstruktive Auslegung von Bauteilen
• Für die Steigerung der Haltbarkeit eines Bauteils bzw. Produkts

Wann werden sie genutzt?

Bei dem Entwurfs- und Ausarbeitungsprozess

Wie funktionieren sie?

Für die Haltbarkeit eines Produkts ist eine beanspruchungsgerechte Konstruktion essenziell. Sie schreibt eine Auslegung im Zusammenspiel mit der Festigkeitslehre, der Werkstofftechnik und den Prinzipien der Kraftleitung vor. Insgesamt soll als Faustformel eine möglichst hohe und gleichmäßige Auslastung der Bauteile erreicht werden.* Grote, K.-H.; Feldhusen, J. und Dubbel, H. (2005): Dubbel - Taschenbuch für den Maschinenbau ; mit Tabellen. 21., neubearbeitete und erweiterte Auflage, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, ISBN 3-540-22142-5, S. 29 f.

Weitere wichtige Aspekte der Haltbarkeit werden unter den Themen Formänderungsgerechtheit, Stabilitäts- und Resonanzgerechtheit, Ausdehnungsgerechtheit, Verschleißgerechtheit sowie Korrosionsgerechtheit und Kriech- und Relaxationsgerechtheit zusammengefasst.

Formänderungsgerechtheit

Im Betriebszustand treten Beanspruchungen auf, die eine Formänderung an Bauteilen verursachen. Diese dürfen aber nicht die Funktionalität beinträchtigen, da sonst berücksichtigte Ausdehnungen und Kraftverläufe nicht mehr sichergestellt werden und Schäden an Bauteilen die Folge sind.* Grote, K.-H.; Feldhusen, J. und Dubbel, H. (2005): Dubbel - Taschenbuch für den Maschinenbau ; mit Tabellen. 21., neubearbeitete und erweiterte Auflage, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, ISBN 3-540-22142-5, S. 30.

Stabilitäts- und Resonanzgerechtheit

Mit einem stabilitätsgerechten Konstruieren werden die Standsicherheit, der stabile Betrieb und alle Gefahren des Kippens, Knickens und Beulens einer Maschine oder Anlage beachtet. Ein resonanzgerechtes Konstruieren unterbindet erhöhte, nicht einschätzbare Beanspruchungen im Betrieb, indem Festigkeitsprobleme und Schwingungsausschläge berücksichtigt werden.* Grote, K.-H.; Feldhusen, J. und Dubbel, H. (2005): Dubbel - Taschenbuch für den Maschinenbau ; mit Tabellen. 21., neubearbeitete und erweiterte Auflage, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, ISBN 3-540-22142-5, S. 30.

Ausdehnungsgerechtheit

In technischen Systemen können durch Energieverluste lokale Erwärmungen auftreten, Bauteile hochbelastet werden oder unter dem Einfluss von Schwankungen der Umgebungstemperatur stehen. Eine durch diese physikalischen Effekte verursachte Längenänderung, bedingt durch eine thermische und mechanische Dehnung, muss bei der Konstruktion und Planung von Maschinen, Apparaten und Geräten berücksichtigt werden. Erst dadurch wird eine ordnungsgemäße Funktionalität sichergestellt.* Grote, K.; Bender, B.und Göhlich, D., Hg. (2013): Dubbel - Grundlagen der Produktentwicklung (online), Springer-Verlag GmbH, Heidelberg, (abgerufen am: 09.05.2022), S. 585.

Verschleißgerechtheit

Durch tribologische oder rein werkstofftechnische Maßnahmen wird Einfluss auf die erforderlichen Relativbewegungen zwischen belasteten Bauteilen genommen. Diese gilt es verschleißarm zu halten, um die Lebensdauer der einzelnen Bauteile zu erhöhen. Dies geschieht, indem die Wechselwirkung zwischen Reibung und Schmierung dementsprechend gestaltet wird.* Grote, K.; Bender, B.und Göhlich, D., Hg. (2013): Dubbel - Grundlagen der Produktentwicklung (online), Springer-Verlag GmbH, Heidelberg, (abgerufen am: 09.05.2022), S. 620 ff.

Korrosionsgerechtheit

Korrosion tritt bei der Reaktion eines metallischen Werkstoffs mit seiner Umgebung auf. Dies hat zur Folge, dass eine Schädigung des Werkstoffes vorliegt. Da die Ursachen von Korrosion nicht zu vermeiden sind und die Verwendung korrosionsbeständiger Werkstoffe häufig unwirtschaftlich ist, wird in der Gestaltung auf eine korrosionsverträgliche Konstruktion zurückgegriffen.* Grote, K.; Bender, B.und Göhlich, D., Hg. (2013): Dubbel - Grundlagen der Produktentwicklung (online), Springer-Verlag GmbH, Heidelberg, (abgerufen am: 09.05.2022), S. 605 ff.

Kriech- und Relaxationsgerechtheit

In den Vorgängen Kriechen und Relaxation tritt im Bauteil über die Zeit stetig eine plastische Verformung auf. Dies kann bei entsprechender Beanspruchung und Zeit zu einem Bruch oder einer Funktionsstörung führen. Deshalb muss neben dem Ausdehnungseffekt in der Gestaltung von Bauteilen auch das Kriechverhalten in zulässigen Grenzen berücksichtigt werden.* Grote, K.; Bender, B.und Göhlich, D., Hg. (2013): Dubbel - Grundlagen der Produktentwicklung (online), Springer-Verlag GmbH, Heidelberg, (abgerufen am: 09.05.2022), S. 598 ff.