Ziel des Projektes war die Entwicklung einer Gattung selbstschneidender und selbstverklebender Kunststoffschrauben zur multidisziplinären Anwendung sowie eine Berechnungsgrundlage für die konstruktive Verwendung von Kunststoffschrauben. Gegenwärtiger Stand der Technik selbstschneidender Schrauben sind Modelle aus Metall, die über eine hohe Wärmeleitfähigkeit und hohes Gewicht verfügen sowie korrosionsanfällig sind.
Der Zahlungseingang für 2022 erfolgte nach Projektende (31.12.2021). Trotz erheblicher Einschränkungen durch die Covid-19 Pandemie wurden 2020 die ersten Prototypen der selbstfurchendenSchraube als M5x30 mit Steigung 1,5 und 2,5 vom Industriepartner hergestellt. Die Modelle wurden aufgrund von FEM- und Spritzgusssimulationen angepasst und optimiert. Verschiedene Materialkombinationen wurden bereits erfolgreich mit Einschraub- sowie Ausreißversuchen getestet, um Empfehlungen für den Einsatz der
Kunststoffschraube aussprechen zu können. Zunächst wurde die Größe M5x30 realisiert, weitere Größenzwischen M4 und M8 sind durch weitere Einsätze für das Spritzgusswerkzeug umsetzbar. Die Schrauben wurden gemustert, aus den Materialien Polyamid 6 (PA6) GF30, PA6 GF50, PEEK GF30, Polyarylamid (PARA),Polyphenylenoxid (PPO) und Acylnitril-Butadien-Styrol (ABS) hergestellt. In weiterer Folge wurde die Entwicklung einer selbstschneidenden Schraube vorangetrieben, die sich in gemischte, gepresste Kunststoffmaterialien (und nicht vorrangig Fassadenmaterialien) einschrauben lässt. Die Herstellung des Werkzeugeinsatzes befand sich bei Projektende noch in der Umsetzung beim Werkzeugbauer (Stand 24. November
2021).
Die Entformbarkeit der Schraube stellte dabei eine große Herausforderung an den Werkzeugbauer dar. Wenn der Werkzeugeinsatz die gewünschte Qualität hat und entsprechend auch die Qualität bei der gespritzten selbstschneidenden Schraube ausreichend gut ist, werden fünf weitere Einsätze gefertigt, um ein 6-fach Werkzeug für die Herstellung der Schrauben zu nutzen. Als Grundlage für das Kundenvertrauen bzw. für die konstruktive Nutzung wurde die Basis einer Berechnungsgrundlage realisiert, die wesentliche Lastfälle einbezieht
und Anwendungsbereiche definiert. Die Berechnungsgrundlage wurde auf der bekannten Berechnung für Stahlschrauben mit einem Flankenwinkel von 60° in hochbeanspruchten und hochfesten Schraubenverbindungen (VDI 2230) beruhend aufgebaut.
Das Projekt wird gefördert durch : Bundesministerium für Wirtschaft und Energie - Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand