Es gibt zahlreiche Möglichkeiten, zwei oder mehr Bauteile miteinander zu verbinden. Die Auswahl der passenden Verbindungstechnik hängt dabei vom Werkstoff und dessen Eigenschaften sowie von den Anforderungen an die Verbindungsstelle ab. Wir geben dir einen Überblick über die verschiedenen Verbindungsarten und ihre Anwendungsgebiete.


Welche Verbindungsarten gibt es?

Lamello und Holzdübel auf Holztisch.

Die Verbindungstechnik umfasst alle Arten bzw. Methoden, mit denen Einzelteile zusammengesetzt werden. In der Regel sind die Verbindungen fest. Gelenke ermöglichen dagegen, dass die einzelnen Bauteile beweglich bleiben. Um gelenkige Verbindungen herzustellen, werden oft Bolzen und Stifte verwendet.

Verbindungstechniken lassen sich grundsätzlich nach

  • ihrem physikalischen Wirkprinzip und
  • nach der Lösbarkeit

unterscheiden.

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Physikalisches Wirkprinzip

Nahaufnahme einer Schraube die in Holz gedreht wird.

Eine Verbindung soll eine Trennung der Körper bzw. Bauteile unter Betriebsbelastung verhindern und sie zuverlässig an ihrem Platz halten. In der Physik unterscheidet man drei Wirkprinzipien: formschlüssige, kraftschlüssige und stoffschlüssige Verbindungen.

Bei einigen Verbindungen wirken verschiedene Prinzipien gleichzeitig. Ein Beispiel dafür ist die Verschraubung: Wird die Schraube fest angezogen, ist sie durch das Gewinde formschlüssig und durch die Reibungskraft auch kraftschlüssig.


Was ist eine formschlüssige Verbindung?

Metallverbindung wird genietet.

Formschluss bedeutet, dass mindestens zwei Verbindungspartner ineinandergreifen und so in ihrer Bewegung versperrt werden. Auch ohne Kraftübertragung können sie sich nicht ohne Weiteres voneinander lösen. Oder einfach ausgedrückt: Das eine Bauteil ist dem anderen im Weg.

Eine formschlüssige Verbindung wird erreicht, indem in beide Bauteile eine räumliche Form eingearbeitet wird, wobei sich beide Formen als positive und negative Gestalten ergänzen. Oft kommt auch ein drittes Teil – ein spezielles Verbindungselement – zum Einsatz. Ein Beispiel: Zwei überlappende Bleche werden mit einer Schraube und einer Mutter miteinander verbunden. Der Formschluss besteht hier sowohl in alle Richtungen der Bauteilebene als auch – durch Schraubenkopf und Mutter – senkrecht.

Neben der Verschraubung erreicht man formschlüssige Verbindungen zum Beispiel auch durch:

  • Nieten
  • Nut-Feder-Verbindungen
  • Zahnräder
  • Reißverschlüsse

Meist handelt es sich dabei um lösbare Verbindungen. Dazu aber später mehr.


Was ist eine kraftschlüssige Verbindung?

Holzplanken werden mit einem Nägel verbunden.

Ein Kraftschluss entsteht durch die Anwendung von Kraft, etwa Druck- oder Reibungskraft. Dabei wird während der gesamten Betriebsdauer zwischen den Verbindungspartnern ein Kraftfeld durch eine geeignete Vorspannung, etwa das Anziehen einer Schraube, aufgebaut. Fast jeden Tag stellen wir kraftschlüssige Verbindungen her, ohne dass wir uns dessen immer bewusst sind, beispielsweise wenn wir Wäsche aufhängen, Papiere mit Büroklammern aneinanderheften oder zwei Seile miteinander verknoten. Weitere Beispiele für kraftschlüssige Verbindungen aus dem Heimwerkerbereich sind:

  • Klemmen mit Federklemmen, Sicherungs- oder Federscheiben
  • Nageln
  • Keilen
  • Verknoten

Was ist eine stoffschlüssige Verbindung?

Ein Mann bringt Montagekleber auf Fußleisten auf.

Stoffschlüssig sind alle Verbindungen, bei denen die Bauteile durch atomare oder molekulare Kräfte zusammengehalten werden. Bei stoffschlüssigen Verbindungen handelt es sich immer um unlösbare Verbindungen. Man erreicht sie zum Beispiel durch:

  • Kleben
  • Löten
  • Schweißen

Lösbarkeit von Verbindungen

Neben den Wirkprinzipien unterscheidet man in der Verbindungstechnik zwischen lösbaren und nicht lösbaren Verbindungen.


Was sind nicht lösbare bzw. unlösbare Verbindungen?

Heizungsrohre werden zusammengeschweißt.

Nicht lösbare Verbindungen können nur durch die Zerstörung des Verbindungselements oder mechanisches Trennen der Verbindungsstelle rückgängig gemacht werden. Normalerweise wird dadurch das Werkstück beschädigt oder unbrauchbar. Zu den nicht lösbaren Verbindungstechniken im Heimwerkerbereich zählen:

  • Kleben und Leimen
  • Dübeln
  • Nageln und Tackern
  • Nieten
  • Verknoten
  • Löten
  • Schweißen

Was sind lösbare Verbindungen?

Nahaufnahme eines Klettverschlusses.

Lösbare Verbindungen können im Idealfall beliebig oft gelöst und fixiert werden, ohne dass dadurch die Güte der Befestigung leidet. Bei Wechselbeanspruchung, wie bei Schwingungen oder Vibrationen, muss allerdings dafür gesorgt werden, dass die Verbindung durch geeignete Maßnahmen gesichert wird. Bei der Verbindung von Werkstoffen, die sich im Laufe der Zeit verändern (zum Beispiel Schwund bei Holz), müssen die Verbindungen gegebenenfalls nachfixiert werden. Beispiele für typische lösbare Verbindungen, die man aus dem Hobby- und Heimwerkerbereich kennt, sind:

  • Verschraubungen
  • Klettverschlüsse
  • Nut-Feder-Verbindungen
  • Bolzen- und Stiftverbindungen

Auswahl der Verbindungsart

Was ist nun die richtige Verbindungstechnik für mein Projekt? Die Auswahl richtet sich nicht nur nach dem Werkstoff der Bauteile, ein wichtiges Entscheidungskriterium ist auch die Art der Belastung, die später auf die Werkstücke einwirkt. Im Folgenden einige Beispiele.


Holz verbinden

Holzstücke werden mit einer Schraube verbunden.

Holzwerkstoffe lassen sich nageln, dübeln, schrauben oder kleben. Es eignet sich aber nicht jede Technik für jedes Projekt. So sind Nagelverbindungen beispielsweise für statische Belastung gut geeignet, bei wechselnder Beanspruchung wie Vibrationen, Schwingungen oder Zugbeanspruchung neigen sie auf Dauer dazu, sich zu lockern. Bei Wechselbeanspruchung ist also die Klebe- oder Leimverbindung unter Umständen günstiger.


Metalle verbinden

Metallrohr wird gelötet.

Gängige Verbindungstechniken für Metalle sind das Schrauben, das Löten, das Schweißen und das Kleben. Um Metalle miteinander zu verbinden, wird häufig auf das Löten zurückgegriffen. Nicht ohne Grund: Lötverbindungen – insbesondere Hartlötverbindungen – sind bei sorgfältiger Ausführung keinen Einschränkungen unterworfen. Sie können aber nur bei bestimmten Metallen angewendet werden.

Schweißverbindungen sind im Idealfall homogene Verbindungen, bei denen die Schweißnaht dieselben Eigenschaften wie der Grundwerkstoff hat. Sie sind unabhängig von der Beanspruchungsart die ideale Metallverbindungstechnik, aber gleichzeitig auch mit dem größten Aufwand von Geräten und Hilfsmitteln verbunden. Die Ausführung selbst ist dagegen sehr schnell und die Beanspruchung kann sofort nach Beendigung der Arbeit erfolgen. Voraussetzung ist allerdings, dass die zu verbindenden Werkstücke aus Metallen derselben Gruppe bestehen und schweißbar sind.

Metallverbindungen lassen sich auch mit Klebstoffen herstellen. Der Vorteil: Die Verbindungsstelle bleibt unsichtbar und das Metall wird nicht beschädigt oder thermisch beansprucht. Zum Kleben kommen vor allem Zwei-Komponenten-Kleber zum Einsatz. Für kleine Metallteile eignet sich aber auch gewöhnlicher Sekundenkleber.


Kunststoffe verbinden

Zwei Kunststoffteile werden zusammengeklebt.

Kunststoffe können sowohl verschraubt als auch geklebt und geschweißt werden. Verschraubungen eignen sich nicht, um abzudichten oder um Fugen zu füllen. Zudem bleibt die Verbindungsstelle sichtbar. Dafür lässt sich die Verbindung mehrfach lösen und wiederherstellen. Zudem ist das Verschrauben eine vergleichsweise kostengünstige Lösung.

Soll die Verbindungsstelle unsichtbar bleiben, bietet sich das Kleben an. Allerdings eignet sich diese Verbindungstechnik nicht für alle Arten von Kunststoff gleichermaßen gut. So lassen sich beispielsweise Polyethylen und Polypropylen nur sehr schwer bzw. gar nicht kleben. Diese beiden Werkstoffe können dafür aber gut verschweißt werden.


Verschiedene Verbindungstechniken im Überblick

Diese Tabelle zeigt auf einen Blick, welche Verbindungstechnik sich für welchen Werkstoff eignet:

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