Montage rückwärts

Reparatur- und Recyclingkonzepte nehmen immer mehr einen wichtigen Platz in der Wirtschaftstätigkeit ein. Dazu zählt auch die Demontage. Sie gehört zum Produktlebenszyklus und ist zu planen und auch planbar. Der Aufwand und der Grad der Zerlegung eines Produkts wird dabei von der Demontagetiefe bestimmt. Das kann beispielsweise das Herauslösen eines wiederverwendbaren Bauteils sein oder die vollständige Zerlegung eines Alterzeugnisses nach werkstofflichen Gesichtspunkten, also zum Zweck der Materialrückgewinnung. Unser Gestaltungswissen erweitert sich allmählich, und die demontagegerechte Gestaltung etabliert sich als Teil des konstruktiven Entwicklungsprozesses. Einige Beispiele sollen zeigen, dass es möglich ist, demontagefreundlich zu entwerfen. Sie sollen als Anregung für eigene Überlegungen dienen. Und das mit der „Montage rückwärts“ stimmt vielfach leider nicht. Die Sache ist komplizierter.

Erforderliche Funktionen

Beim Zerlegen dominieren solche Vorgänge wie das Lösen, Trennen, Handhaben, Kontrollieren und Sammeln der ausgebauten Teile. Das ist mitunter schwierig, weil die Gegenstände deformiert sein können und Verbindungsmittel angerostet sind. Dann müssen zerstörende Trennwerkzeuge zum Einsatz kommen. Zur Ausführung eines Trennvorganges muss auf die Verbindung eine Einwirkung von außen erfolgen, der Zusammenhang der Teile muss entsichert und der körperliche Zusammenhalt der Bauteile muss aufgehoben werden. Zerstörungsfreies Demontieren ermöglicht dagegen Bauteile und Baugruppen zu bekommen, die man aufarbeiten und wieder zum Einsatz bringen kann.

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Ein Beispiel sind Schnappverbindungen. Sie sollen auch das Entschnappen möglich machen. Das wird in Bild 1 gezeigt. Entweder lässt man Kräfte wirken, die das Basisteil geometrisch beeinflussen, so dass man die Achse entnehmen kann, oder es werden schräge Kontaktflächen vorgesehen. Sie ermöglichen das zerstörungsfreie Lösen der Achse durch Herausziehen.

Eine demontagefreundliche Konstruktion ist auch der Einsatz eines Durchstoßnietes (nach Petri), der zwei Bauteile miteinander fixiert. Der Niet ist gut zu sehen, wenn das Demontagewerkzeug angesetzt wird. Der Produktaufbau wird in Bild 2 als Schnittbild gezeigt. Mitunter werden auch Einrastverbindungen vorgesehen, die aus gestalterischen Gründen verdeckt und von außen für den Werker unsichtbar sind. Dann muss man in einer Demontageanweisung Position und Druckrichtung für das Demontagewerkzeug angeben. Das Werzeug setzt dann von außen am Kunststoffteil an und lässt die darunter liegende Verbindung ausrasten.

Teile wechseln

Im Maschinenbau kennt man das Probefügen, zum Beispiel von Getrieben, oder das Auswechseln von verschlissenen Bauteilen im Reparaturfall nach einer Inspektion. Da lässt sich einiges erleichtern, wenn maßliche Abstimmungen mit Überlegung vorgenommen werden. Das Bild 3 macht das an einem Beispiel deutlich. Will man das Wälzlager ausbauen, so muss auch die Passfeder herausgenommen werden, weil sie um das Maß a über die Welle ragt. Wird dagegen die Welle im Durchmesser abgesetzt, dann kann die Passfeder in der Welle verbleiben. Sie sitzt jetzt um den Betrag b tiefer als der Wälzlagerinnendurchmesser.

Im nächsten Beispiel geht es um das Problem der Gratbildung. Wird ein Stellring oder die Nabe einer Wellenkupplung mit einer Schneidringschraube fixiert, so bildet sich ein aufgeworfener Gratring an der Montagestelle. Der Grat behindert eine Demontage und beschädigt das demontierte Bauteil. Wird die Welle an der Klemmstelle etwas abgeflacht oder wird gar eine flache Ringnut ausgebildet, dann steht der Grat nicht mehr über die Paarungsfläche hinaus und kann verkraftet werden. Das ist in Bild 4 zu sehen.

Zuletzt Recycling

Lohnt sich die Gewinnung von Bauteilen zur Wiederverwendung oder Aufarbeitung nicht, oder weiß man von vornherein, dass eine zerstörende Demontage infrage kommt, dann muss man das gestalterisch unterstützen. Das sind dann beispielsweise Kanten, Sprengkammern (Bild 5) oder andere Wirkflächen, an denen man Trennwerkzeuge ansetzen kann. Damit lässt sich zum Beispiel die dargestellte Baugruppe aus verschweißten Kunststoffteilen aufbrechen. Stoffschlüssige Verbindungen sind prinzipiell unlösbar. Hat man beispielsweise Klebeverbindungen, wäre zu überlegen, ob sich die Trennung bei extremer Kühlung einstellt oder ob extremes Erwärmen zum Schmelzen der Klebenaht führt. Beides wäre gut automatisierbar, ist aber sehr energieaufwändig. Insgesamt bedarf es noch weiterer Forschung, um zu praktikablen Lösungen zu kommen.

Zehn Aspekte zur Demontage

1 Die Verbindungselemente sollen für Demontagewerkzeuge gut auffindbar und zugänglich sein.

2 Zur Erleichterung des Trennens sollten Sollbruchstellen vorgesehen werden.

3 Es sollen möglichst einheitliche Demontagerichtungen und Verbindungsmittel geplant werden. Vermeide die Notwendigkeit des Wendens der Baugruppe beim Demontieren.

4 Das Produkt sollte eine hierarchisch aufgebaute Produktstruktur (Baumstruktur) aufweisen. Ein Sandwichaufbau mit zentralen Verbindungselementen wäre ebenfalls erstrebenswert.

5 Ermögliche eine sortenreine Erfassung durch Werkstoffkennzeichnungen, insbesondere bei Mehrstoffbauteilen (Verbundbauteile).

6 Die Entfrachtung von Schad- und Flüssigstoffen sowie gefährlichen Bauteilen (gespannte Federn) sollte auf einfache und ungefährliche Weise möglich sein.

7 Schnappverbindungen sollten sich lösen lassen, indem Zugangsöffnungen oder andere Elemente zum Lösen dafür vorgesehen werden.

8 Um zerstörende Trennwerkzeuge ansetzen zu können, sind geeignete Wirkflächen vorzusehen.

9 Plane möglichst wenige Verbindungsmittel und diese mit einheitlicher Angriffsgeometrie. Ein Vorteil wäre, wenn man mit Standardwerkzeugen auskommt.

10 Konstruiere so, dass sich Demontagemöglichkeiten ergeben, auch wenn die Bauteile zum Beispiel an Altprodukten stark deformiert sind.
Stefan Hesse