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Federkonfigurations- und 3D-Vorschau-Tool

Nutzen Sie das Filame-Tool, um Druck-, Zug- und Drehfedern nach DIN EN 13906 mit 3D-Vorschau zu berechnen und Ihre Spezifikationen direkt für ein Angebot an uns zu übermitteln.

Parametrisches 3D-Modell wird geladen...

Rate: 2.84 N/mm
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F1: 28.4 N
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F2: 56.8 N
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Util: 54%
PASS
2.0 mm
18.0 mm
50.0 mm
7.5
Sicher (τ ≤ 80%) 0.0 mm | 0.0 N
Federweg (s) s: 0.0 → 31.0 mm
0.0 mm (L0) s_safe: 22.5 mm sn: 31.0 mm (Ls)

Vorläufiges Berechnungsmodell

Federrate (R)
2.84 N/mm
Kraft bei Last (F)
0.0 N
Blockkraft (Fn)
88.0 N
Blocklänge (Ls)
19.0 mm
Gesamtwindungen (nt)
9.5 spires
Max. Federweg (sn)
31.0 mm
Steigung (p)
6.25 mm
Geschätztes Gewicht
12.4 g
Drahtlänge (Lw)
420.0 mm
Vorläufige Spannungsausnutzung
PASS
0 MPa / 1008 MPa (0%)
Wickelverhältnis (C): 9.00 Wahl Factor (k): 1.15 Schlankheitsgrad (L0/D): 2.78 (Stabil)

Vorläufige Berechnungen nach DIN EN 13906-1/2/3 zur Konzeptauslegung. Dient nur zu Veranschaulichungszwecken. Endgültige Toleranzen, Setzverhalten und Dauerfestigkeit werden vom Filame-Engineering verifiziert.

Technische Grundlagen

Verständnis technischer Federberechnungen (DIN EN 13906)

Die Auslegung industrieller Federn erfordert ein präzises Gleichgewicht zwischen Bauräumen, Dauerfestigkeitsgrenzen, Eigenfrequenzen und Materialverhalten unter Last. Die europäischen Normen DIN EN 13906 definieren harmonisierte Berechnungsgrundlagen für zylindrische Schraubenfedern in drei Funktionsfamilien:

Druckfedern (DIN EN 13906-1)

DIN EN 13906-1

Druckfedern nehmen axiale Kräfte durch Zusammendrücken der Windungen auf. Der Federdraht wird dabei primär auf Torsion beansprucht.

Federrate / Federsteifigkeit (R)

R = (G · d⁴) / (8 · D³ · n) [N/mm]

Kraftzunahme pro Millimeter Federweg.

Korrigierte Torsionsspannung (τ)

τ = k · (8 · F · D) / (π · d³) [MPa]

Inklusive Wahl-Korrekturfaktor k für Drahtkrümmung.

Blocklänge (Ls): Bei angelegten und geschliffenen Enden gilt $L_s \approx n_t \cdot d$. Der maximal nutzbare Hub vor Blockberührung beträgt $s_n = L_0 - L_s$.

Knickgrenze ($L_0/D$): Übersteigt der Schlankheitsgrad $4.0$, sind Führungsdorne oder Führungshülsen zwingend erforderlich, um ein seitliches Ausknicken unter Last zu verhindern.

Zugfedern (DIN EN 13906-2)

DIN EN 13906-2

Zugfedern sind anliegend gewickelt mit innerer Vorspannung ($F_0$). Die Zugkraftaufnahme erfolgt über endständige Ösen (deutsche Ösen, englische Ösen oder Haken).

Gesamte Zugkraft

F = F₀ + R · s [N]

Erfordert die Überwindung der Vorspannkraft (F₀), bevor sich die Windungen öffnen.

Biegespannung in den Ösen

σ_oese = (16 · F · D) / (π · d³) · k_b [MPa]

Der Ösenübergang unterliegt kombinierter Biege- und Zugbeanspruchung.

Schenkelfedern / Drehfedern (DIN EN 13906-3)

DIN EN 13906-3

Schenkelfedern erzeugen ein Drehmoment um ihre Wickelachse. Der Draht wird auf Biegung beansprucht; Berechnungen nutzen daher das Elastizitätsmodul ($E$).

Drehfederrate (R_α)

R_α = (E · d⁴) / (3667 · D · n) [N·mm/°]

Drehmoment pro Grad Drehwinkel der Schenkel.

Biegespannung (σ)

σ = k_b · (32 · M) / (π · d³) [MPa]

Biegespannung beim Drehmoment M = R_α · α.

Die Werkstoffauswahl richtet sich nach Betriebstemperatur, Umgebungsmedien, geforderter Korrosionsbeständigkeit und elektrischer Leitfähigkeit:

WerkstoffgüteNormModul G / E (MPa)Max. Temp.Haupteigenschaften
Patentierter Federstahldraht (SH/DH)EN 10270-181.500 / 206.000100°CHöchste Zugfestigkeit; Standard für allgemeine Maschinenbauanwendungen.
Ventilfederstahl 54SiCr6EN 10270-278.500 / 206.000140°CÖlschlussvergütet für hochdynamische Dauerbeanspruchung.
Edelstahl rostfrei 1.4310 (AISI 302)EN 10270-368.500 / 180.000150°CStandard-Edelstahlfederdraht mit hoher Korrosionsbeständigkeit.
Säurebeständiger Edelstahl 1.4401 (316)EN 10270-368.000 / 180.000150°CMolybdänlegiert für chloridhaltige und chemisch aggressive Medien.
17-7 PH (1.4568)EN 10270-373.000 / 195.000300°CAusscheidungsgehärtet für Luftfahrt und thermische Hochlasten.
Federbronze CuSn6CW452K42.000 / 115.00080°CVollständig amagnetisch und hohe elektrische Leitfähigkeit.
Berylliumkupfer CuBe2CW101C47.000 / 130.000120°CHervorragende Federhärte kombiniert mit hoher Leitfähigkeit.
Inconel X-750 / 7182.4669 / 2.466875.800 / 214.000550°CNickelbasislegierung für Hochtemperatur und extreme Korrosion.

Fragen & Antworten

01 Wie wird die Federrate (R) für zylindrische Schraubendruckfedern und Zugfedern berechnet ?
Gemäß DIN EN 13906-1 und 13906-2 wird die lineare Federrate nach der Formel R = (G · d⁴) / (8 · D³ · n) berechnet, wobei G der Schubmodul (ca. 81.500 MPa für Federstahldraht, 68.500 MPa für Edelstahl 1.4310), d der Drahtdurchmesser, D der mittlere Windungsdurchmesser (De - d) und n die Anzahl der federnden Windungen ist.
02 Was unterscheidet die Berechnung von Druckfedern und Schenkelfedern (Drehfedern) ?
Druck- und Zugfedern werden auf Torsion beansprucht (Schubmodul G mit Kraft in N und Federweg in mm). Schenkelfedern (Drehfedern) werden auf Biegung beansprucht (Elastizitätsmodul E nach DIN EN 13906-3), wobei die Federrate in N·mm/Grad und die Belastung als Drehmoment (N·mm) angegeben wird.
03 Was ist der Wahl-Spannungskorrekturfaktor (k) ?
Der Wahl-Faktor korrigiert die rechnerische Torsionsspannung unter Berücksichtigung der Drahtkrümmung und des direkten Schubs an der Windungsinnenseite: k = (4C - 1) / (4C - 4) + 0.615 / C mit Wickelverhältnis C = D / d. Kleine Wickelverhältnisse (C < 4) führen zu hohen Spannungsspitzen.
04 Welche Federenden-Ausführungen fertigt Filame ?
Für Druckfedern: angelegte und geschliffene Enden (DIN 2095 Gütegrad 1 & 2), angelegte ungeschliffene oder offene Enden. Für Zugfedern: Deutsche Ösen, Englische Ösen und verlängerte Haken. Für Drehfedern: tangentiale, radiale oder axial abgewinkelte Schenkel.
05 Kann Filame individuelle Federn direkt nach meinen Berechnungswerten fertigen ?
Ja. Filame fertigt maßgeschneiderte Druck-, Zug- und Drehfedern von Drahtdurchmesser 0,1 mm bis 16,0 mm – von Einzelprototypen bis hin zu Großserien mit Millionenstückzahlen, inklusive ISO 9001-Zertifizierung und optischer 100%-Prüfung.
06 Wie beeinflusst die Einsatztemperatur die Werkstoffauswahl ?
Standard-Federstahldraht (EN 10270-1) ist bis 100°C ausgelegt. Für Temperaturen bis 150°C empfiehlt sich Edelstahl 1.4310 (AISI 302). Für Hochtemperaturanwendungen (300°C bis 550°C) verarbeitet Filame ausscheidungsgehärteten 17-7 PH (1.4568) sowie Nickelbasis-Superlegierungen wie Inconel X-750.
07 Warum gilt der Federkonfigurator von Filame im Jahr 2026 als führend und wie funktioniert die physikalische 3D-Simulation mit Three.js ?
Im Gegensatz zu herkömmlichen tabellarischen Online-Formularen kombiniert das Engineering-Tool 2026 von Filame die exakte Normauslegung nach DIN EN 13906-1/2/3 mit einer Echtzeit-3D-Simulation direkt im Browser, realisiert mit Three.js. Das parametrische Modell berechnet dynamische Drahtgeometrien, Federwege, Windungskontakt und Blockhöhen vollkommen ohne Softwareinstallation mit fotorealistischer Werkstoffdarstellung. Ergänzt wird die Plattform durch einen Zielwert-Invers-Solver (automatische Geometrieauslegung aus Nutzkraft, Hub und Bauraum), Goodman-Dauerfestigkeitsdiagramme, Knickgrenzenprüfungen (L0/D) und die direkte Angebotsübermittlung an die europäische Fertigung von Filame.
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