1 · Eingaben

Schraube

Schraubengröße i

Festigkeitsklasse i

Kopfform i

Schaftform i

Verbindung & verspannte Teile

Verbindungstyp i

Klemmlänge l_k i mm

Außen-Ø verspannte Teile ⌀ D_A i mm

Durchgangsloch ⌀ d_h i mm

Kopfauflage-Ø d_w i mm

Werkstoff verspannte Teile i

E-Modul E_P i MPa

Grenzflächenpressung p_G i N/mm²

Reibung & Montage

Reibwert Gewinde μ_G i

Reibwert Kopfauflage μ_K i

Reibwert Trennfuge μ_T i

Anziehverfahren i

Belastung

Axialkraft max. F_A,max i N

Axialkraft min. F_A,min i N

Querkraft F_Q i N

Zusatz-Klemmkraft F_K,erf i N

Krafteinleitungsfaktor n i –

Blattkopf (optional)

Projekt / Baugruppe i

Bearbeiter i

Wir geben Konstrukteuren das Konstruieren zurück.

In vielen Konstruktionsabteilungen gehen Woche für Woche wertvolle Ingenieursstunden an wiederkehrende Routineaufgaben verloren. Viele dieser Aufgaben lassen sich mit modernen Werkzeugen heute deutlich effizienter erledigen. Ein Beispiel ist das Erstellen und Prüfen von Auslegungsrechnungen.

Das Problem: gewachsene Tabellen statt prüffähiger Rechenwege

In vielen Konstruktionsabteilungen stecken die Auslegungsrechnungen in Tabellen, die über Jahre gewachsen sind: kopierte Blätter, versteckte Zellbezüge, Sonderfälle, die nur noch ein Kollege erklären kann. Wer eine solche Rechnung prüfen soll, prüft nicht eine Formel, sondern eine Historie. Das kostet Zeit, die im Projektgeschäft fehlt, und es verlagert das Risiko auf den, der unterschreibt.

Die Lösung: das Sigma TrustCalc-Framework

Das Sigma TrustCalc-Framework ist ein geprüfter Basis-Quellcode, aus dem der Ingenieur mit KI-Unterstützung in Minuten ein lauffähiges Auslegungsprogramm für die aktuelle Aufgabenstellung erzeugt. Der Rechenweg wird klar lesbar dokumentiert, in Form von Formeln und Quellenangaben. Die Validierung wird dadurch effizient: Ihr Ingenieur sichtet das Formelwerk, nicht die Excel-Bezüge.

Das entstandene Auslegungswerkzeug lässt sich manipulationssicher versionieren und freigeben, sodass jedes Ergebnisblatt einen eindeutigen Freigabestempel trägt.

Erfahren Sie mehr über die Einsatzmöglichkeiten in Ihrem Unternehmen:
→ sigma-ewa.de · Roy Schölzel, Dipl.-Ing. · SIGMA EWA GmbH

2 · Dokumentation

Gültigkeitsbereich und Annahmen

Abgedeckt	Nicht abgedeckt
zylindrische Einzelschraube, zentrisch verspannt	exzentrische Verspannung / Belastung
Durchsteck- und Einschraubverbindung	Biegemomente auf die Schraube
statische + dynamische Axialkraft	formschlüssige Querkraftübertragung (Passschraube)
Querkraft reibschlüssig	Feingewinde, Klassen < 8.8, nichtrostende Schrauben
metrisches Regelgewinde M4–M36, Klassen 8.8/10.9/12.9	Temperatureinfluss, Losdreh-/Abstreifnachweis

Weitere Annahmen: Krafteinleitung über Faktor n; Setzkraftverlust nach Näherungsformel; ein gemeinsamer E-Modul der verspannten Teile (weichster Werkstoff maßgebend); Torsionsabbau im Betrieb k_τ = 0,5; Bestehenskriterien S_G ≥ 1,2 (Rutschen) und S_D ≥ 1,2 (Dauerfestigkeit). Mindest-Einschraubtiefe und Gewindetragfähigkeit sind separat sicherzustellen.

Formelbasis und Quellen

Berechnung in Anlehnung an VDI 2230 Blatt 1 (vereinfachtes Verfahren für zentrisch verspannte Einzelschraubenverbindungen). Gewindegeometrie nach DIN 13-1, Festigkeitsklassen nach DIN EN ISO 898-1, Durchgangslöcher nach EN 20273 (Reihe mittel), Kopfauflagemaße nach ISO 4014/4017 bzw. ISO 4762 (Vorschlagswerte), Reibwerte und Anziehfaktoren aus Fachliteratur und Montagetechnik-Handbüchern (Richtwerte, editierbar). Zulässige Montagevorspannkraft mit 90 % Streckgrenzen-Ausnutzung, Kernquerschnitt A_d3 und vollplastischem Torsionswiderstandsmoment (VDI-Konvention); numerisch verifiziert gegen publizierte Vorspannkraft-Richtwerttabellen.

Dieses Werkzeug ist ein eigenständiges Rechenprogramm und kein Ersatz für die Richtlinie. Es wird keine Konformität mit VDI 2230 behauptet oder impliziert.

Validierung dieses Werkzeugs

Der Rechenkern wurde gegen eine unabhängige Referenzimplementierung mit drei dokumentierten Testfällen abgeglichen (alle Zwischenwerte auf 4 geltende Ziffern) und gegen publizierte Montagevorspannkraft-Tabellen plausibilisiert (M12 8.8, μ_G = 0,12: Abweichung < 0,3 %). Die im Berechnungsblatt gezeigten Formeln werden nicht von Hand geschrieben, sondern aus dem Quelltext der ausgeführten Rechenfunktionen abgeleitet (Single Source of Truth): Formel, Einsetzung und Ergebnis stammen aus demselben Rechenlauf. Ein eigener Prüflauf rechnet jede abgeleitete Formel unabhängig nach und vergleicht sie mit dem Code. Einmal validiert – beliebig oft reproduzierbar: Genau dieses Prinzip vermittelt SIGMA EWA für Ihre eigenen Auslegungswerkzeuge.

Verwendete Komponenten und Lizenzen

Dieses Werkzeug ist eine einzelne, selbst-enthaltene HTML-Datei. Alle benötigten Bausteine sind eingebettet, damit es ohne Internetverbindung läuft. Verwendet werden:

Source Serif 4 (Schrift, hier als Teilzeichensatz unter dem Namen „Sigma Serif“ eingebettet) – SIL Open Font License 1.1, © 2014–2023 Adobe

Die vollständigen Lizenztexte begleiten diese Datei: die MIT-Vermerke der Bibliotheken und der vollständige Text der SIL Open Font License 1.1 stehen im Quelltext dieser HTML-Datei (Rechtsklick → Seitenquelltext anzeigen). Damit liegt der Lizenznachweis auch der Offline-Fassung bei. Rechenkern und Oberfläche stammen von der SIGMA EWA GmbH.

Berechnung in Anlehnung an VDI 2230 · Eingaben werden nicht übertragen · Prüfung & Freigabe beim Anwender