Eine Schraube, die sich im Betrieb löst, ist im Pkw ein Qualitätsproblem. Im Schienenfahrzeug kann sie eine Zulassung kosten - oder Schlimmeres. Wer Schienenfahrzeuge baut oder Komponenten dafür liefert, bewegt sich in einem Normenrahmen, der Verschraubungen konsequent als sicherheitsrelevante Fügeverbindungen behandelt. Dieser Artikel erklärt die relevanten Regelwerke, die physikalischen Risiken und die messtechnischen Anforderungen, die sich daraus für Fertigung und Qualitätssicherung ergeben.
Der Normenrahmen: Von DIN 25201 zu DIN EN 17976
Jahrzehntelang war die DIN 25201 die maßgebliche Konstruktionsrichtlinie für Schraubenverbindungen im Schienenfahrzeugbau. Die nationale Norm bestand aus sieben Teilen mit systematischer Gliederung nach Anwendungsbereichen, darunter mechanische und elektrische Konstruktion, Sicherung, Korrosionsschutz, Anschlussmaße und Montage. Teil 1 klassifizierte Schraubenverbindungen in Risikokategorien und Verspannungsfälle, was die sicherheitsbezogene Auslegung stark beeinflusste.
Seit März 2025 gilt ein neuer Standard: Für Verschraubungen in Schienenfahrzeugen greift nun die DIN EN 17976. Sie ersetzt die bisherige DIN 25201 und stellt neue Anforderungen an das Fachpersonal. Die DIN EN 17976:2025-03 vereinheitlicht konstruktive, sicherheitstechnische und funktionale Anforderungen an Schraubenverbindungen im Schienenfahrzeugbau europaweit.
Die inhaltliche Schärfung ist erheblich: Risikoklassen, Qualifikation und Dokumentation rücken stärker in den Fokus und machen deutlich, dass Schraubenverbindungen künftig vergleichbar konsequent zu behandeln sind wie Schweißverbindungen. Für QS-Verantwortliche bedeutet das: Die Anforderungen, die bisher vor allem für Schweißnähte galten, gelten nun strukturell auch für Schraubverbindungen.
Ein zentrales neues Element betrifft die Schulungspflicht: "Die aktualisierte Norm gibt nun vor, dass damit befasstes Personal zuvor nach VDI/VDE-MT 2637 geschult werden muss", erklärt Catrin Junkers, Geschäftsführerin der Akademie der Schraubverbindung (AdSV).
Was die neue Norm konkret verschärft
Erstmals werden in der neuen Norm beim Löseprozess neben den bereits detaillierten Forderungen zur Sicherheit gegen selbsttätiges Losdrehen auch konkrete Vorgaben für die Restfederwirkung beim Lockern definiert - zentral für Leichtbau und Betriebssicherheit.
Außerdem gilt: Im Fokus steht ein doppelter Sicherungsansatz gegen Lockern und Losdrehen. Veraltete Elemente wie Federringe sind unzulässig. Wer bisher auf Federringe als Losdrehsicherung gesetzt hat, muss seine Konstruktionen überprüfen.
DIN EN 15085: Der Qualitätsrahmen für Fügeverbindungen
Parallel zur Schraubennorm gilt für den gesamten Bereich der Fügeverbindungen im Schienenfahrzeugbau die DIN EN 15085. Die DIN EN 15085 ist eine europäische Norm, die speziell für das Schweißen von Schienenfahrzeugen und deren Bauteilen entwickelt wurde. Sie dient als Standard für Hersteller, Zulieferer und Wartungsbetriebe, die an der Fertigung und Instandhaltung von Schienenfahrzeugen beteiligt sind.
Für Zulieferer ist besonders relevant: Nicht nur die großen Hersteller wie Alstom/Bombardier, Stadler Rail oder Siemens Transportation sind von dieser Norm betroffen. Auch Lieferanten, welche Unterbaugruppen wie Dächer, Seitenwände oder Untergestelle an die großen Systemhäuser liefern, sind von dieser Norm betroffen.
Im Kontext der Schraubtechnik liefert DIN EN 15085 den übergeordneten Qualitätsrahmen: Wer als Zulieferer zertifiziert ist, muss nachweisen, dass seine Fertigungsprozesse - einschließlich Verschraubungen - dokumentiert, qualifiziert und auditierbar sind. Die Schraubenverbindung ist damit kein isoliertes Montageproblem, sondern Teil eines zertifizierten Qualitätssystems.
VDI/VDE 2862: Schraubfallklassifizierung in der Praxis
Die Richtlinie VDI/VDE 2862 ist ursprünglich für die Automobilindustrie entwickelt worden, hat sich aber als branchenübergreifendes Werkzeug etabliert. Die Richtlinie definiert, welche Überwachungsanforderungen für Schraubvorgänge in der Serienmontage gelten - differenziert nach drei Schraubfallklassen (A, B, C) mit fundamental unterschiedlichen Anforderungen an Werkzeug, Protokollierung, Kalibrierung und Prozessfähigkeit.
Die drei Kategorien im Überblick:
| Klasse | Bezeichnung | Risiko bei Ausfall | Anforderung |
|---|---|---|---|
| A | Sicherheitskritisch | Gefahr für Leib und Leben sowie Umwelt | Höchste Anforderungen: vollständige Schraubdaten, Dokumentation, kalibrierte Werkzeuge, PFU |
| B | Funktionskritisch | Funktionsausfall / Liegenbleiber | Mittlere Anforderungen: Werkzeugeignung, Prozessüberwachung |
| C | Unkritisch | Ärgerlich, aber keine Sicherheits- oder Funktionsbeeinträchtigung | Basisanforderungen |
Als "sicherheitskritisch" gelten Schraubverbindungen der Kategorie A, bei deren Ausfall ein "Risiko für Leib und Leben sowie Umwelt" besteht. Im Schienenfahrzeugbau fallen zahlreiche Verbindungen in diese Kategorie: Drehgestell-Befestigungen, Bremssystemverschraubungen, Kupplungsanbindungen.
Ein häufiges Problem in der Praxis: Viele Betriebe klassifizieren ihre Schraubfälle systematisch falsch - typisch nach unten, also als Klasse B oder C, obwohl Sicherheitsrelevanz eine Klasse-A-Einstufung erfordern würde. Das Ergebnis bemerken sie erst im IATF-Audit. Im Schienenfahrzeugbau kann eine Fehlklassifizierung darüber hinaus Zulassungsrisiken erzeugen.
Liegt ein sicherheitskritischer Schraubfall der Kategorie A vor, sind gemäß Richtlinie alle Schraubdaten bereitzustellen. Das schließt Anzugsmoment, Drehwinkel, Werkzeugidentifikation und Zeitstempel ein - lückenlos und rückführbar.
Der Junker-Effekt: Warum Vibration Schrauben löst
Das physikalische Kernproblem im Schienenfahrzeugbau ist das selbsttätige Losdrehen unter Vibration. Das selbsttätige Losdrehen ist ein Prozess, der bei Schraubenverbindungen im Betrieb zu einem zunehmenden Vorspannkraftverlust führt, der bis zu einem vollständigen Lösen der Verbindung führen kann. Es tritt auf, wenn es durch Belastungsspitzen im eingeschraubten Gewinde oder der Kopfauflage zum Abgleiten kommt und wird durch das Gewindesteigungsmoment erzeugt, das nach dem Überwinden der Haftreibung ein Losdrehen der Schraube oder Mutter herbeiführt.
Vor fast 60 Jahren nahm die Ursachenforschung des Losdrehens von Schrauben ihren Anfang. Der deutsche Ingenieur Gerhard Junker legte damals die Grundlage für moderne Methoden und Theorien rund um die Vermeidung von losdrehenden Schraubenverbindungen. Mit dem Junkertest nach DIN 65151 kann der Verlust der Vorspannkraft bezogen auf die Zeitdauer einer dynamischen Belastung aufgezeigt werden.
Besonders gefährdet sind Verbindungen unter Querbelastung: Als besonders losdrehgefährdet gelten Schraubenverbindungen, in denen die verspannten Teile transversal, also senkrecht zur Schraubenachse, belastet werden. Genau diese Belastungsart tritt im Fahrbetrieb durch Schienen-Stöße, Kurvenfahrten und Bremsmanöver permanent auf.
Losdrehsicherung ≠ Lockerungssicherung
Die DIN EN 17976 unterscheidet explizit zwischen dem Sichern gegen Losdrehen (rotatorische Bewegung der Schraube/Mutter) und dem Sichern gegen Lockern (Vorspannkraftverlust ohne Rotation). Beide Mechanismen erfordern unterschiedliche konstruktive Maßnahmen. Ein Sicherungselement, das nur gegen Losdrehen wirkt, schützt nicht vor Setzkraftverlusten – und umgekehrt.
Setzverluste und Nachziehmoment: Die unterschätzte Gefahr
Neben dem Junker-Effekt ist das Setzen ein zweiter zentraler Mechanismus für Vorspannkraftverluste. Das Setzen beschreibt das Einebnen von Oberflächenrauigkeiten. Betroffen sind sowohl die Bauteil- und Trennfugenoberflächen als auch die Oberflächen der Verbindungselemente. Setzerscheinungen treten meistens direkt während des Anziehvorgangs und kurz danach auf.
Beim Kriechen, dem zeitabhängigen Fließen des Werkstoffs, können weitaus größere Vorspannkraftverluste auftreten, die sich über einen deutlich größeren Zeitraum erstrecken. Bei Leichtbauwerkstoffen - im modernen Schienenfahrzeugbau zunehmend relevant - ist dieser Effekt besonders ausgeprägt.
Die Konsequenz: Um den Vorspannkraftverlust durch Rückfedern der gesamten Schraubenverbindung, Setzen und plastische Verformungen zu verringern, wird empfohlen, die Schraubverbindung nachzuziehen. Das Nachziehmoment muss dabei dokumentiert werden - nicht nur als Qualitätsnachweis, sondern als Zulassungsvoraussetzung.
Restmoment-Kontrolle: Das Herzstück der Auditprüfung
Die Restmoment-Prüfung (auch: Weiterdrehmomentmessung) ist das zentrale Instrument, um den tatsächlichen Zustand einer bereits angezogenen Schraubenverbindung zu beurteilen. Sie misst das Drehmoment, das erforderlich ist, um die Schraube aus ihrer eingebauten Position heraus weiterzudrehen - ohne sie zu lösen.
Für Kategorie-A-Schraubfälle nach VDI/VDE 2862 ist diese Prüfung kein optionales Qualitätsmerkmal, sondern Bestandteil der geforderten Prozessüberwachung. Im Zulassungsaudit für Schienenfahrzeuge wird sie als Nachweis verlangt, dass die Vorspannkraft im geforderten Bereich liegt.
Das Q-CHECK® von GWK ist das QS- und Audit-Werkzeug für genau diese Aufgabe. Mit einem Messbereich von 3 bis 1.000 Nm und einer Genauigkeit von ±1 % zwischen 10 und 100 % des Nennbereiches deckt es den gesamten relevanten Bereich von Schienenfahrzeug-Verschraubungen ab. Der interne Speicher von 2 GB ermöglicht die lückenlose Erfassung von Prüfergebnissen direkt am Einbauort - ohne Datenverlust auch bei großen Stückzahlen.
Lassen Sie Ihre sicherheitskritischen Schraubfälle bewerten – wir zeigen Ihnen, welche Messtechnik für Ihre Zulassungs- und Auditanforderungen geeignet ist.
Schraubprozess für Schienenfahrzeuge analysieren lassenDrehmoment-Drehwinkel-Analyse: Den Schraubfall verstehen
Bevor ein Prozess in die Serienfertigung geht, muss er verstanden sein. Die Drehmoment-Drehwinkel-Analyse liefert das vollständige Bild einer Schraubenverbindung: Anzugsverhalten, Reibwerteinflüsse, Streckgrenzenlage und Setzkraftverhalten werden sichtbar - nicht als Einzelwert, sondern als Kurve.
Das QUANTEC MCS® Analysewerkzeug von GWK ist für diese Aufgabe ausgelegt. Seine festpunktlose Drehwinkelmessung erfasst Drehmoment und Drehwinkel simultan und in Echtzeit. Die robuste Alu-Titan-Konstruktion ist für den Einsatz unter rauen Fertigungsbedingungen ausgelegt. Die Genauigkeit von ±1 % zwischen 10 und 100 % des Nennbereiches stellt sicher, dass auch kleine Abweichungen im Anzugsverhalten erkannt werden - relevant etwa bei der Beurteilung von Sicherungselementen oder der Validierung von Nachziehprozessen.
Die Ergebnisse lassen sich direkt in QuanLab Pro® auswerten und archivieren - eine Voraussetzung für die lückenlose Dokumentation, die Zulassungsbehörden und Auditoren im Schienenfahrzeugbau fordern.
Dokumentierte Serienmontage: Der OPERATOR® im Bahneinsatz
Für die Serienfertigung reicht die Analyse allein nicht aus. Kategorie-A-Schraubfälle erfordern eine geführte, dokumentierte Montage, bei der jede einzelne Verschraubung mit Werkzeugidentifikation, Drehmomentwert, Drehwinkel und Zeitstempel erfasst wird.
Das OPERATOR® Produktionswerkzeug von GWK erfüllt diese Anforderung. Das modulare Wechselvierkant-System ermöglicht den Einsatz an unterschiedlichen Schraubengrößen ohne Werkzeugwechsel. Die WLAN-Datenübertragung sorgt für die direkte Anbindung an übergeordnete QS-Systeme. Für die vollständige Integration in Produktionsanlagen steht der OPERATOR® EST01 mit SPS-Kommunikation und Open Protocol zur Verfügung.
DAkkS-Rückführbarkeit: Die Basis für Zulassung und Audit
Alle Messergebnisse sind nur so belastbar wie die Kalibrierung der eingesetzten Werkzeuge. Im Schienenfahrzeugbau - wie in allen sicherheitsrelevanten Branchen - ist die DAkkS-Rückführbarkeit keine Kür, sondern Pflicht.
GWK betreibt ein DAkkS-akkreditiertes Kalibrierlabor für Drehmoment- und Drehwinkelwerkzeuge. Die vollautomatische DWPM-1000® Prüfmaschine kalibriert Drehmoment- und Drehwinkelschlüssel nach Genauigkeitsklasse 0,2 - der höchsten verfügbaren Klasse für diese Werkzeugkategorie. Für Unternehmen, die ihre Werkzeuge nicht einschicken können oder wollen, steht der mobile Kalibrierservice zur Verfügung.
Für Unternehmen, die nur gelegentlich Schienenfahrzeugprojekte bearbeiten oder einen Spitzenbedarf abdecken müssen, bietet GWK ToolRent® kalibrierte Geräte auf Abruf - wochen-, monats- oder jahresweise, mit weltweitem Versand.
Checkliste: Normkonforme Verschraubung im Schienenfahrzeugbau
Alle Schraubenverbindungen nach VDI/VDE 2862 in Kategorie A, B oder C einteilen. Sicherheitsrelevante Verbindungen (Drehgestell, Bremse, Kupplung) sind in der Regel Kategorie A. Fehlklassifizierungen nach unten sind ein häufiges Audit-Finding.
Für Kategorie-A-Verbindungen: Drehmoment-Drehwinkel-Analyse mit dem QUANTEC MCS® durchführen. Reibwerte, Anzugsverhalten und Setzkraftverluste dokumentieren. Sicherungselemente nach DIN EN 17976 auswählen – Federringe sind unzulässig.
Serienmontage mit dem OPERATOR® Produktionswerkzeug durchführen. Jede Verschraubung mit Drehmoment, Drehwinkel, Werkzeug-ID und Zeitstempel erfassen. Bei SPS-Anbindung: OPERATOR® EST01 einsetzen.
Nach Ablauf der Setzkraftphase Restmoment-Prüfung mit dem Q-CHECK® durchführen. Ergebnisse lückenlos speichern. Prüfintervalle festlegen und einhalten.
Alle eingesetzten Mess- und Montagewerkzeuge DAkkS-rückführbar kalibrieren. Kalibrierzertifikate für Zulassungsunterlagen und Audits bereithalten. Bei Bedarf GWK ToolRent® für kalibrierte Leihgeräte nutzen.
Mit Inkrafttreten der DIN EN 17976:2025-03 ist die Schulung des mit Verschraubungen befassten Personals nach VDI/VDE-MT 2637 verpflichtend. Schulungsnachweise für Audits dokumentieren.
Fazit
Verschraubungen im Schienenfahrzeugbau sind keine Routineaufgabe. Verschraubungen in und an Schienenfahrzeugen sind sicherheitsrelevant - entsprechend hoch sind die Anforderungen. Mit der DIN EN 17976:2025-03 sind diese Anforderungen europaweit harmonisiert und verschärft worden. Wer heute noch nach DIN 25201 arbeitet, ist nicht mehr normkonform.
Die messtechnische Antwort auf diese Anforderungen ist klar strukturiert: Schraubfallanalyse mit dem QUANTEC MCS®, dokumentierte Serienmontage mit dem OPERATOR®, Restmoment-Auditprüfung mit dem Q-CHECK® - alle Werkzeuge DAkkS-rückführbar kalibriert. Das ist kein Mehraufwand, sondern die Grundlage für eine belastbare Zulassungsdokumentation.
Accuracy by GWK.
