Kerbwirkung 12.09.2008, 11:33

Kerbwirkung (Ausschnitt)

Wo scharfkantige Formen unter Zug-, Biege- und Verdrehungsbelastung stehen, sind sie in höchster Gefahr, vorzeitig zu Bruch zu gehen. Warum reißt der Griff am Wäschekorb? Wie kann man die Rissgefahr bei einem Flugzeug minimieren?

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Rissgefahr durch Kerbwirkung
 

Ein Flugzeug ist kein Wäschekorb 

Der Freihandversuch mit scharfkantig und rund perforierten Öffnungen beweist es deutlich: Wo scharfkantige Formen unter Zug- oder Biegebelastung (auch Verdrehung) stehen, sind sie in höchster Gefahr, vorzeitig zu Bruch zu gehen. Im täglichen Leben geschieht das dauernd mit Kunstoffteilen. Nehmen wir zum Beispiel einen Plastik-Wäschekorb (Skizze unten): Es gibt wohl kaum jemanden, der nicht schon den abgerissenen Griff eines solchen Teils in der Hand hatte. Die Schuld dafür liegt fast immer beim Hersteller. Er bringt mit seinem Korb eine Ansammlung von scharfen Ecken und mit diesen programmierte Kerbeneinrisse unter die Leute. Vielleicht gefällt ihm das sogar, damit der Wäschekorbnachschub floriert.

Kerbwirkung an scharfkantigen Uebergaengen

Was hätte unser Hersteller tun können?
Er hätte von unserem Freihandversuch lernen können. Hätte er die Ecken durch gerundete Übergänge ersetzt, dann besäßen wir einen Korb mit wohl drei Mal längerer Lebenszeit. Doch vor dem Kunststoffspritzer kommt der Modellbauer. Würde man ihm die Verwendung von Radien zur Pflicht machen, dann würden sich seine Modellkosten schnell verdoppeln und verdreifachen.

Gestaltung einer Getriebewelle

Ein billiger Wäschekorb ist kein Autogetriebe. Getriebehersteller fertigen ein Qualitätsprodukt, in dem sich hoch belastete Wellen drehen. Sieht man sich eine solche Welle an (Skizze unten), wird man in Biege- oder Verdrehungszonen keine scharfe Ecke entdecken. Hier schenkt der Hersteller jedem Querschnittsübergang die nötige Beachtung, d. h. er spart nicht mit Radien und sanften, konischen Verläufen.


Welle im Auto mit konischen, runden Verläufen, um die Kerbwirkung auszuhebeln

Gestaltung eines Flugzeugs

Ein Wäschekorb kann schon einmal in die Brüche gehen, vielleicht auch eine Getriebewelle. Bei einem Flugzeug dagegen darf überhaupt nichts passieren, weshalb es üppigst mit gerundeten Übergängen ausgestattet ist, z. B. an den Triebwerksaufhängungen, zwischen dem Rumpf und den die ganze kostbare Fracht tragenden Flügeln.

Radien am Flugzeug, um die Rissgefahr durch Kerbwirkung zu minimieren