Projektbeitrag – Entwicklung einer symmetrischen Torsionsfeder (2 mm Drahtstärke)
Ausgangslage
Ein Kunde benötigt eine spezielle Torsionsfeder für eine mechanische Baugruppe. Anforderungen: symmetrische Ausführung, konstante Rückstellkraft, Drahtstärke 2 mm, Werkstoff nach DIN EN 10270.
Ziel
Konstruktion, Berechnung und Fertigungsfreigabe einer Torsionsfeder mit hoher Lebensdauer bei wiederholter Biegebeanspruchung.
Technische Eckdaten
- Ausführung: Symmetrisch, beidseitige Schenkel
- Drahtstärke: 2 mm
- Werkstoff: Federstahldraht (1.4310 oder C75, abhängig von Umgebung)
- Windungen: nach Berechnung (ca. 6–8 Arbeitswindungen)
- Schenkellänge: projektspezifisch (z. B. 15–25 mm je Seite)
- Arbeitswinkel: 0–180°
- Toleranzen: nach DIN 2194 / EN 13906-3
Hersteller-Referenz
Als Referenz für automatisierte Torsionsfeder-Herstellung nutzt WAFIOS Maschinen der FMU+ Serie, welche Drahtdurchmesser bis ca. 2 mm abdecken und speziell für Torsionsfedern sowie komplexe Federgeometrien ausgelegt sind. wafios.com
CAD-Konstruktion
Die Feder wurde in Autodesk Inventor als 3D-Modell abgebildet. Symmetrische Schenkelgeometrie erleichtert die Montage und stellt gleichmäßige Belastung sicher. Stückliste und Fertigungszeichnung enthalten Material, Drahtdurchmesser, Windungszahl, Schenkellängen und Toleranzen.
Berechnung
- Federkonstante c [Nmm/°] berechnet nach EN 13906-3
- Maximale Schubspannung τ ≤ zulässiger Wert des gewählten Werkstoffs
- Sicherheitsfaktor ≥ 1,5 gegen Dauerbruch
- Erwartete Lebensdauer: > 1 Mio. Lastwechsel bei definierter Belastung
Fertigung & Qualität
- CNC-Federwickelmaschine
- Wärmebehandlung (Spannungsarmglühen)
- Oberflächenbehandlung: Kugelstrahlen zur Erhöhung der Dauerfestigkeit
- Maßkontrolle: Schenkellänge ±0,2 mm, Windungsdurchmesser ±0,1 mm
- Funktionsprüfung im Musterbau
Einsatzbereich
Diese Art von Torsionsfeder wird in Mechaniken für Klappen, Hebel und Sicherheitseinrichtungen eingesetzt. Symmetrische Bauweise ermöglicht doppelseitige Belastung und einfache Integration.
Nächste Schritte
- Prototypenfertigung (5 Stück)
- Funktionsprüfung im Prüfstand (Last-Winkel-Diagramm)
- Freigabe zur Serienfertigung
