Entwicklung Ladehilfe 22lr
Mittels Skizzen wurden mehrere Ausführungen einer Ladehilfe für Kleinkalibermagazine konzipiert. Eine Analyse von Materialeigenschaften diente zur Auswahl von Kunststoffen. Versuche dienten u.a. unter Verwendung von Zugversuchen zur Ermittlung des Kunststoffs mit den geeigneten Kennwerten. ANSYS-Workbench wurde zur Festigkeitsanalyse an kritischen Stellen der Ladehilfe verwendet.
Konzepte
Es werden drei Varianten (nur Lösungsvariante abgebildet) mittels Skizzen evaluiert. Von drei Varianten wird die am besten geeignete ausgewählt und weiter bearbeitet.
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Diese verfügt über ein Steuerelement zum zurückziehen der Patronen unter die Magazinlippen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Ladehilfen entfällt dadurch das Schieben der Patronen unter die Magazinlippen.
Ausarbeitung
Durch eine technische Analyse von Schnittstellen zwischen Kleinkalibermagazinen und der Ladehilfe werden detaillierte Zeichnungen angefertigt. Diese dienen zur effizienten Umsetzung der Ladehilfe im CAD.
Konstruktion
Das Steuerelement wird als Facette (rot) ausgeführt. Dadurch wird eine Bewegung des Plungers (grün) erzeugt, sodass die Patronen während des Ladevorgangs unter die Magazinlippen gezogen werden.
Materialauswahl
Mithilfe einer Materialauswahl werden Kunststoffe evaluiert. Diese werden in einem Labor auf ihre Zugfestigkeit geprüft. Gleichzeitig werden Eigenschaften wie die Temperaturbeständigkeit und UV-Beständigkeit verglichen.
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ASA (Acrylnitril-Styrol-Acrylester) wird als Kunststoff für die Ladehilfe ausgewählt. ABS wäre zwar einfacher herstellbar, hat jedoch eine geringere Witterungsbeständigkeit. Nylon wäre von den mechanischen Eigenschaften am besten geeignet, jedoch aufwändiger in der Verarbeitung.
Festigkeitsanalyse
Da kein Prüfstand zum Nachweis der Dauerfestigkeit an der Ladehilfe zur Verfügung steht, wird ein Prüfling angefertigt und wechselnder Belastung ausgesetzt.
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In einem FEM-Modell wird die Spannung in Abhängigkeit des Öffnungswinkels des Prüflings ermittelt. Es werden Öffnungswinkel mit Abstufungen zwischen von 1 MPa definiert. Der Prüfling wird so ausgelegt, dass eine der Realität entsprechende Belastung in Richtung der Hauptspannungstensoren entsteht.
ANSYS-Nachweis
Der Versuchsaufbau zeigt, dass bei einer wechselnden Belastung von 12.5 MPa auf Biegung die kritische Stelle des Prüflings nach 250'000 Zyklen versagt. Dies äussert sich in einem Riss durch das Bauteil.
ANSYS-Nachweis
Ein FEM-Modell der Ladehilfe nach mehreren Festigkeitserhöhenden Massnahmen zeigt, dass bei der im Einsatz auftretenden Krafteinwirkung auf die Ladehilfe eine mechanische Spannung von maximal 2.8 MPa auftritt. Die Ladehilfe liegt damit im Bereich der Dauerfestigkeit von 12.5 MPa. Vor den Massnahmen lag die Ladehilfe ausserhalb des Bereichs.