August 2010



Identische Passteile

Wenn wir an ein Paar Passteile denken, fällt uns normalerweise links und rechts, vorne und hinten, oder oben und unten ein, wobei die beiden Teile sich voneinander unterscheiden. Es gibt jedoch auch Situationen, in denen zwei Passteile absolut identisch sein können. In anderen Worten, man könnte in einen Eimer mit identischen Teilen greifen, zwei beliebige Teile herausholen und sie aneinander fügen. Zu den Vorteilen eines solchen Designs zählen niedrigere Fertigungskosten, weil die Teile statt in zwei oder mehr Formen in einer einzigen Form hergestellt werden können, sowie niedrigere Bestandskosten.


Wenn Passteile identisch hergestellt werden können, ist es natürlich sinnvoll das zu tun. Das Problem ist jedoch, dass Passteile, die potenziell identisch sein können, nicht immer leicht zu erkennen sind. Ihre Geometrie kann von sehr einfach bis sehr komplex reichen, doch ein gemeinsames Merkmal ist immer ihre Rotationssymmetrie (im Gegensatz zur bilateralen oder zur Spiegelsymmetrie). Wikipedia beschreibt ein Objekt mit Rotationssymmetrie als ein Objekt, das nach einer bestimmten Anzahl an Drehungen gleich aussieht.


Ein Beispiel hierfür ist der in Abbildung 1 gezeigte zusammengesetzte Kasten. In seiner einfachsten Form – einem rechteckigen Kasten – wäre das Teil sowohl bilateral symmetrisch als auch rotationssymmetrisch. Nach Hinzufügen der Gelenke auf der Rückseite und der Verschlussteile auf der Vorderseite hingegen bleibt das Gefüge zwar rotationssymmetrisch, ist es jedoch nicht mehr bilateral symmetrisch. Die Anordnung der Gelenkteile an der Hinterkante und der Verschlussteile an der Vorderkante sorgt dafür, dass dieses Teil als sein eigenes Passteil verwendet werden kann.

Abbildung 1 – Für die Herstellung eines Kastens kann eine einzige Form ausreichen, wenn ein Design mit zwei identischen Passteilen verwendet wird, bei dem das Gefüge rotationssymmetrisch ist.

Abbildung 1 – Für die Herstellung eines Kastens kann eine einzige Form ausreichen, wenn ein Design mit zwei identischen Passteilen verwendet wird, bei dem das Gefüge rotationssymmetrisch ist.


Wenn der Entwickler nicht nach identischen Passteilen sucht, entstehen möglicherweise zwei verschiedene Teile. Das eine Teil besitzt dann zwei Gelenkhaken und zwei Verschlussnasen, während das andere Teil über zwei Gelenkstifte und zwei Verschlusszähne verfügt. Entwickelt der Designer hingegen das Teil mit einem der Merkmale, dann ist eine zweite Form nicht erforderlich. Setzt man in diesem Fall zwei dieser Teile zusammen, greift das Hakenteil des jeweiligen Gelenks (hinten links) in den Gelenkstift der anderen Hälfte (hinten rechts) ein, während die Verschlussnase an den jeweiligen Hälften (vorne links) in den passenden Verschlusszahn (vorne rechts) eingreift. Das Ergebnis ist ein einzelnes Teil, das sowohl als Ober- als auch als Unterteil dient.


Ein zweites Beispiel ist das Kniestück in Abbildung 2. Dieses gebogene Rohr wird in zwei Hälften geformt, um einen einfachen Ausstoß zu ermöglichen; die beiden Teile werden anschließend zu einem fertigen Rohr verschraubt. Wenn der Entwickler erreichen will, dass sich die Teile zusammenstecken lassen, muss das Design so geändert werden, dass es eine gerade Anzahl an Verbindungsstücken mit sowohl positiven als auch negativen Verbindungsstücken an jedem Teil besitzt. Wie bei der Kiste in Abbildung 1, wo ein Teil rotiert wird, passen die positiven Verbindungsstücke auf die negativen Verbindungsstücke am jeweiligen Passteil, sodass die beiden Teile sich zusammenstecken lassen.

Abbildung 2 – Zwei Teile können zu einem fertigen Rohr verschraubt werden.

Abbildung 2 – Zwei Teile können zu einem fertigen Rohr verschraubt werden.


Abbildung 3 zeigt ein komplexeres Beispiel. Die Zähne auf der rechten Seite des Teils sind zu den Löchern links ausgerichtet, sodass sich zwei identische Teile zu einem vollständigen Bauteil zusammenstecken lassen.

Abbildung 3 – Dieses schlüsselförmige Teil ist die Hälfte einer medizinischen Vorrichtung, die in einem minimal-invasiven Verfahren eingesetzt wird.

Abbildung 3 – Dieses schlüsselförmige Teil ist die Hälfte einer medizinischen Vorrichtung, die in einem minimal-invasiven Verfahren eingesetzt wird.


Es wäre möglich gewesen, das Teil statt in zwei in einem Stück zu formen; dabei wären jedoch sehr dicke Bereiche entstanden, was gegen die Grundregeln des Designs für das Spritzgießen verstoßen würde. Alternativ dazu hätte das einstückige Teil dünner gemacht werden können, um diese Probleme zu vermeiden; dies wiederum hätte jedoch möglicherweise die Handhabung des Teils negativ beeinflusst. Beim zweiteiligen Design können dünne und leicht formbare Wände erreicht und die runde Form für ein leichtes Handling beibehalten werden. Und weil das zusammengebaute Teil hohl ist, ist es leicht und werden die Materialkosten minimiert.


Es bieten sich nur selten Gelegenheiten, identische Passteile zu entwickeln. Ober- und Unterteile, sowie Vorder- und Rückteile erfüllen in der Regel unterschiedliche Funktionen und werden dementsprechend entworfen. Wenn Sie jedoch ein symmetrisches Gefüge haben, das in zwei oder mehr Teilen hergestellt werden muss - häufig, um einen hohlen Innenraum zu erreichen – kann dies möglicherweise mit identischen Passteilen realisiert werden. Die größte Herausforderung stellen in der Regel die Fügeflächen und Verbindungsstücke dar.


In allen drei oben gezeigten Teilen liegen die zusammenpassenden Kanten in einer Ebene, das muss jedoch nicht immer der Fall sein. Gibt es an irgendeinem Punkt des Teils eine überstehende Kante, muss dieser natürlich eine hinterschnittene Kante an dessen rotiertem Gegenstück, wie im Fall von positiven und negativen Verbindungsstücken, gegenüberstehen. Diese Ausrichtung muss bereits in der Entwurfs- und Entwicklungsphase berücksichtigt und schließlich beim Test der echten Teile überprüft werden.