Integralbauweise

Vergleich von Differentialbauweise und Integralbauweise am Beispiel eines mit Hutprofilen verstärkten Blechs

Die Integralbauweise zeichnet sich dadurch aus, dass komplex gestaltete Bauteile für Fahrzeuge, Flugzeuge und Maschinen am Stück, d. h. ohne Fügetechniken hergestellt werden. Zur Fertigung von Integralbauteilen eignen sich alle Urformverfahren wie das Gießen von Metallen und das Spritzgießen von Kunststoffen, einige Umformtechniken sowie Verfahren der additiven Fertigung wie der 3D-Druck.

Das Gegenteil zur Integralbauweise ist die Differentialbauweise. Am Beispiel eines Blechs, das mit Hutprofilen verstärkt ist, wird der Unterschied in der nebenstehenden Abbildung illustriert. Welche der beiden Bauweisen kostengünstiger ist, hängt von den geforderten Eigenschaften an das Bauteil und der herzustellenden Stückzahl ab.

Vor- und Nachteile

Die wesentlichen Vorteile der Integralbauweise sind:

• Minimierung des Bauteilgewichts, da Fügestellen mit Materialüberlappungen entfallen (Beitrag zum Leichtbau)
• Minimale Anzahl von Halbzeugen für ein Bauteil mit mehreren Funktionen (Prinzip der Funktionsintegration)
• Effektive Werkstoffnutzung und hierdurch verringerte Materialkosten
• Wegfall von Fügeschritten

Als Nachteile der Integralbauweise sind zu nennen:

• Hohe Werkzeugkosten für große Bauteile
• Keine Demontierbarkeit von Einzelteilen für Wartung und Reparatur
• Erleichterte Schadensausbreitung durch das ganze Bauteil
• Erschwernis, unterschiedliche Werkstoffe in einem einzigen Fertigungsschritt zu kombinieren (sofern erforderlich).

Beispiel

Das nebenstehende Bild zeigt ein Aluminium-Lüfterrad in Integralbauweise (aus einem Staubsauger). Es wurde mittels Druckguss ohne zusätzliche Fügeschritte für die Luftleitschaufeln hergestellt.

Lüfterrad mit integrierten Luftleitschaufeln

Literatur

• Bernd Klein und Thomas Gänsicke: Leichtbaukonstruktion. Springer-Vieweg Verlag (2020), ISBN 978-3-658-26845-9.
• Flugzeugkonstruktion auf Fachhochschule Aachen
• Rolf Kümmerer et al.: Konstruktionslehre Maschinenbau. Verlag Europa-Lehrmittel (2021), ISBN 978-3-8085-5368-8.