Einkaufsführer: Schrauben

Schrauben gehören mit Muttern, Bolzen und Scheiben zu der Familie der Verbindungselemente und gelten als C-Teile, die mit einem geringen Teilepreis einen hohen Beschaffungsaufwand erzeugen. Sie sind das häufigste Verbindungselement in der Fügetechnik und ein wichtiges Bindeglied in einem komplexen Verbindungssystem. So vielfältig wie die Anforderungen ist auch die Anzahl der verfügbaren Schrauben. Welche Rahmenbedingungen sind im Beschaffungsprozess zu beachten, um eine hohe Verfügbarkeit sowie ein optimales Preis- und Leistungs-Verhältnis zu realisieren?

In unserer hoch technologisierten Welt erscheint die Schraube unscheinbar. Unser tägliches Leben ist allerdings von unzähligen verschraubten „Dingen“ geprägt. Im deutschen Schienennetz sind etwa 1,4 Mrd Schrauben verbaut. Ein durchschnittlicher Mittelklassewagen besteht aus ungefähr 1 700 Schrauben. Den VW Käfer von 1960 hielten hingegen angeblich nur 25 Schrauben zusammen. Auch in unserem Wortschatz ist die Schraube fest verankert. Die Redewendung „Er/Sie hat eine Schraube locker“ rührt von der Tatsache, dass eine Maschine, bei der eine Schraube locker oder gar nicht vorhanden ist, nicht funktionstüchtig sein kann. Fehlt das entscheidende Teil, kann in der Produktion schnell ein Bandstillstand drohen. Neben der Auswahl der richtigen Schraube ist also auch eine entsprechend hohe Verfügbarkeit essenziell – optimalerweise im Rahmen eines maßgeschneiderten C-Teile-Management-Systems. Die wesentlichen Vorteile beim Einsatz von Schrauben zeigen sich in der Berechenbarkeit (Vergleich VDI 2230), Lösbarkeit sowie Wiederverwendbarkeit. Sie können in tiefen und hohen Temperaturen eingesetzt werden, verbinden verschiedene Materialien und sind demontierbar. Um das Funktionieren und die Haltbarkeit der Verbindung sicherzustellen, sind einige Grundsätze zu beachten.

Keller & Kalmbach hat mit rund 50 000 Schrauben ein großes Artikelspektrum mit verschiedensten Normen, Güteklassen, Oberflächen, Abmessungen auf Lager. Im genormten Bereich hat die kleinste Schraube einen Durchmesser von etwa 1,2 mm, die größte von circa 90 mm. Schrauben sind in der Regel als mechanische Verbindungselemente in Normen spezifiziert. Neben standardisierten Normteilen unterscheidet man Sonderschrauben, die beispielsweise hinsichtlich Länge, Durchmesser oder Oberfläche abweichen können. Demgegenüber stehen nach Zeichnung angefertigte Schrauben. Auch eine Fertigung nach Muster ist möglich. Grundsätzlich sollte beim Einkauf von Schrauben auf einen hohen Standardisierungsgrad geachtet werden, um einen geringen Beschaffungsaufwand sowie eine hohe Kostenoptimierung zu realisieren. Empfehlenswert ist dabei, bereits frühzeitig Anwendungstechniker ins Boot zu nehmen, um die optimale und wirtschaftlichste Produktauswahl zu treffen. Bei Zeichnungsteilen muss aufgrund der Individualkonzeption mehr Zeit von der Anfragestellung bis zur Einsatzmöglichkeit eingeplant und mit höheren Kosten gerechnet werden.

Ausführungen, Werkstoffe und Korrosionsschutz

Schrauben können im Wesentlichen nach Geometrie und Einsatzzwecken charakterisiert werden. Eine Schraube besteht aus verschiedenen Modulen. Der Kopf dient als Anlage- bzw. Auflagepunkt sowie zur Aufnahme des Kraftangriffes. Die Variationen sind mit Sechskant-, Zylinder-, Linsen-, Senkkopf usw. vielfältig. Kopfformen sowie die passenden Kraftangriffskonturen wie Schlitz, Kreuzschlitz, Außen-/Innensechskant, Innen- und Außensechsrund, Mehrkant und viele mehr müssen definiert werden. Durch den Schaftbereich werden vor allem Längen überbrückt, aber auch Bauteile zueinander fixiert. Für besondere Anwendungen können hier Passmaße beziehungsweise Dehn- oder Dünnschäfte zugrunde gelegt werden.

Eine wesentliche Charakteristik für Schrauben besitzt das Gewinde. Mit ihm können definierte Kräfte mittels eines rotierenden Anzugsverfahrens übertragen werden. Auch hier gibt es wiederum verschiedene Arten, zum Beispiel metrisches Regel-Feingewinde, Blechschrauben-, Holzgewinde, kegelige Gewinde, Trapezgewinde. Besonderheiten für Schraubenformen und -enden sind zum Beispiel in DIN 962 definiert. Der Werkstoff ist vor allem zur Einhaltung der Kraft- und Belastungsfaktoren festgelegt. Die Stahlgüten werden mit Festigkeitsklassen von 4.6 bis 12.9 bezeichnet, wobei die erste Zahl 1/100 der Nenn-Zugfestigkeit und die zweite Zahl das 10-fache Verhältnis von Zugfestigkeit zur Streckgrenze angibt. Bei den nichtrostenden Stählen dominieren die austenitischen Gruppen A1 bis A5. Weitere Werkstoffe sind die NE-Metalle (beispielsweise Kupfer- und Aluminiumlegierungen) sowie Kunststoffe. Bei Spezialanwendungen kommen auch hitzebeständige, kaltzähe oder Sonderstähle zum Einsatz.

Durch Korrosion entsteht ein immenser Schaden, der auch vor Verbindungselementen nicht Halt macht. Es gilt daher, Schrauben durch Überzüge beziehungsweise Beschichtungen vor Rost zu schützen. Ein häufig angewendeter Korrosionsschutz ist das Beschichten mit Zink nach dem galvanischen Prinzip. Weitere Überzüge sind Zinklamellen-Systeme mit sehr hohen Korrosionsschutzwerten. Neben Überzügen kann durch die Auswahl des entsprechenden Werkstoffes (korrosionsbeständige Stähle) bzw. durch konstruktive Maßnahmen im Rahmen der Einbausituation auf den Korrosionsschutz geachtet werden. Bei der Anfrage von Schrauben muss die Abhängigkeit von Werkstoffen, Mengen, Fertigungsverfahren und Oberflächen berücksichtigt werden. Die Größe des Durchmessers hat aufgrund der Auswahl des Fertigungsverfahrens einen entscheidenden Einfluss auf Preis und Durchlaufzeit. Optimale Preisverhältnisse ergeben sich bei Kaltformung bis M27, Warmformung ab M27 und spanend für geringe Mengen. Bei Ihrer Anfrage sollten Sie neben den tatsächlich benötigten Mengen unbedingt auch Mengenstaffeln berücksichtigen, um Einsparpotenziale prüfen zu können.

Eine konstruktiv richtig ausgelegte und montierte Schraubverbindung sollte ohne jegliche Schraubensicherung auskommen. Besonders im dynamischen Belastungsbereich kann eine entsprechende Sicherungsmethode aber zur Vermeidung von Schäden beitragen. Neben konstruktiven Maßnahmen können auch spezifische Sicherungselemente eingesetzt werden. Dabei ist allerdings auf die Wirksamkeit als Verlier- oder Losdrehsicherung zu achten. Als geeignet haben sich Schrauben mit Unterkopfverzahnung oder Rippen und Kleben (auch als Vorbeschichtung) herausgestellt. Bei mitverspannten Federelementen ist auf die Festigkeitseigenschaften zu achten. Muttern mit Klemmteil werden als Verliersicherung eingestuft.

Beschaffung für mehr Wirtschaftlichkeit und Sicherheit

Für die Montage von Schraubverbindungen müssen Vorspannkräfte und Anziehdrehmomente beachtet werden. In diesem Rahmen sollten Sie auch klären, welche Werkzeuge für die Montage verwendet werden sollen, um diese bereits in Ihrer Anfrage zu platzieren. Sind die Parameter definiert, kann die Anfrage bei einem Hersteller oder Händler erfolgen. Der Markt an (weltweiten) Anbietern ist groß. Fertigungsverfahren und Herstellungsregion beeinflussen die Zeit von der Vergabe bis zur Erstanlieferung. Für ein Handelshaus wie Keller & Kalmbach spricht, dass auf ein weltweites Herstellernetz zurückgegriffen werden kann, die Lieferanten auditiert und zertifiziert sind sowie eine stabile Lieferkette gewährleistet wird. Zudem hat konsequente Lieferantenpflege eine hohe Priorität. Der Händler entlastet Sie, indem er die Vorselektion von potenziellen Lieferanten übernimmt und so eine optimale Berücksichtigung der Kundenanforderungen erfolgen kann. Sie erhalten ein auf Ihre Bedürfnisse abgestimmtes Angebot.

Als Nachteil kann der Handlingsaufschlag gesehen werden, wobei zu beachten ist, dass Händler in größeren Mengen einkaufen, die Lagerung für Sie übernehmen und in einer definierten Frequenz liefern. Somit ergibt sich ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis. Für besondere Anforderungen oder Anwendungen gibt es spezifische Verbindungselemente. Beispiele hierfür sind gewindefurchende Schrauben, die ihr Gegengewinde selbst formen, Schrauben mit Kunststoffgewinde, Kombischrauben mit unverlierbaren Scheiben und vieles mehr. Neben dem reinen Produkt geht es heute vielmehr um die effiziente Gestaltung von Beschaffungs-, Lagerungs- und Versorgungsprozessen. Ein kundenindividuelles Belieferungskonzept sorgt für eine hohe Versorgungssicherheit und Kostenreduzierung. Neben klassischen Kanbansystemen kommen mittlerweile immer mehr aktive/passive RFID-Systeme oder elektronische Beschaffungslösungen zum Einsatz. Sprechen Sie Ihren Lieferanten an.

Autoren: Margot Klüberspies und Erwin Bayerl, Keller & Kalmbach und Kathrin Irmer

Checkliste für den Einkauf von Schrauben

	Wo wird die Schraube eingesetzt und welche Umgebungseinflüsse, z.B. Temperatur, Feuchtigkeit, Schmutz, Montage, sind zu beachten?
	Welche Kräfte wirken auf die Schraube?
	Gibt es branchenspezifische Regularien bzw. Zertifizierungen, die beachtet werden müssen, beispielsweise VDA-Norm im Automobilbereich?
	Muss eine Mindestbestellmenge für den gewünschten Artikel beachtet werden?
	Stehen Anwendungstechniker für die richtige Auswahl des Produktes zur Verfügung?
	Können die benötigten Schrauben im Rahmen eines Logistiksystems nachgeliefert werden?
	Müssen Umweltschutzrichtlinien beachtet werden?
	Ist ein besonderes Handling der Teile notwendig, z.B. Verpackungsvorschrift, Anforderungen an die Restverschmutzung?
	Werden Nachweise benötigt, beispielsweise Werksprüfzeugnisse?
	Wie soll die Schraube montiert werden, z.B. Handmontage oder automatisierte Verschraubungssysteme?
	Welche Zusatzfunktionen sind zu beachten, z.B. Reibungszahl, Korrosionsschutz?
	Soll das Gewinde nachträglich gesichert werden?
	Werden 3D-Produktdaten benötigt?
	Handelt es sich um ein Ersatzteil oder einen Serienproduktionsbedarf?

Drei Fragen an Alois Bachfischer, Krones AG

Alois Bachfischer

Schrauben sind die meist gebrauchten Verbindungselemente. Wie viele kaufen Sie pro Jahr ein, wie viele Varianten?
Krones verbaut pro Jahr circa 50 Millionen Schrauben, im Wesentlichen in 100 unterschiedlichen Ausprägungen. Den größten Teil davon in Edelstahlqualitäten.

Wie gestalten Sie den effizienten Einkaufsprozess für solche C-Teile bei Krones?
C-Teile beinhalten bei Krones nicht nur Schrauben, sondern auch weitere Teile mit geringem Wert. 60 Prozent dieser Materialien sind kronesspezifisch, 40 Prozent sind Standard DIN- und Normteile. Insgesamt handelt es sich bei Krones um circa 5 000 unterschiedliche Materialien, welche in 50 000 Behältern durch unseren Dienstleister in Umlauf gebracht werden. Die Dienstleistung beinhaltet den Zukauf bei in der Regel vordefinierten Lieferanten, die Disposition, das Bevorraten und das Verbringen in unsere KANBAN Stützpunkte (Supermärkte).

Was bevorzugen Sie: Kauf beim Hersteller oder Händler?
Auf Grund der relativ großen Teilevielfalt und des vorher beschriebenen logistischen Aufwands bevorzugt Krones die Abwicklung über C-Teile-Logistiker. Hersteller können Dienstleistungen in dieser Art in der Regel nicht bieten.

Einkaufsführer in Zusammenarbeit mit Keller&Kalmbach:

Keller & Kalmbach wurde 1878 in München gegründet und gehört heute zu den führenden Großhandelsunternehmen für Verbindungs- und Befestigungstechnik, Werkzeuge, Hebezeuge, Arbeitsschutz, Betriebseinrichtungen, Industrieteile sowie Sonder- und Zeichnungsteile. Mit innovativen Logistikkonzepten bietet das familiengeführte Unternehmen zudem maßgeschneiderte Lösungen für ein effizientes Management von C-Teilen. Der Firmensitz befindet sich in Unterschleißheim. Mit 700 Mitarbeitern erwirtschaftete Keller & Kalmbach im Geschäftsjahr 2014 insgesamt 250 Mio Euro. Weitere Informationen unter: www.keller-kalmbach.de