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Feldbett — Materialauswahl Rohre

Anforderungen an die Rohrauswahl

Das Design erfordert drei Rohrtypen, die ineinander passen (Triplet):

1. Standardrohr — Hauptstruktur (alle 37 Stangen)
2. Hülsenrohr — passt außen über das Standardrohr (für Konnektoren, Stahl)
3. Stiftrohr — passt innen in das Standardrohr (für Inline-Verbinder)

Spielvorgaben

Verbindung	Minimum	Maximum	Begründung
Hülse ID – Standard OD	1.5 mm	4.0 mm	Blog stahlshop.de: mind. 2-3mm empfohlen wg. Toleranzen/Schweißnähte
Standard ID – Stift OD	1.0 mm	4.0 mm	Muss steckbar sein, aber nicht zu viel Wackeln

Materialentscheidung: Aluminium Standard + Stahl Hülsen

Begründung

• Standardrohre aus Alu: Gewichtsersparnis ~50% gegenüber Vollstahl
• Hülsen (Konnektoren) aus Stahl: werden zusammengeschweißt (MIG/MAG), einfacher als Alu-WIG
• Stifte aus Alu: verbinden Alu-Rohre inline, kein Schweißen nötig (Federbolzen)
• Kontaktkorrosion Alu↔Stahl: muss durch Isolierung/Beschichtung gelöst werden (→ siehe 03-kontaktkorrosion.md)

Alternative: Alles Stahl

Variante	Gewicht	Bemerkung
Alles Stahl (33.7×2.0)	~27 kg	Robust, kein Korrosionsproblem, schwer
Alu Standard + Stahl Hülsen (33.7×2.0)	~14 kg	Überdimensioniert
Alu Standard + Stahl Hülsen (optimiert)	~8-10 kg	Richtig dimensioniert

Verfügbare Rohre — Katalog Metallparadies

Aluminium Rundrohr (AlMgSi 0.5 / EN AW-6060 T6)

Quelle: metallparadies.de/alurohr.html

OD [mm]	Verfügbare Wandstärken [mm]
15	1, 1.5, 2
16	1, 1.5, 2, 2.5, 3
18	1, 1.5, 2
20	1, 1.5, 2, 2.5, 3, 5
22	1, 1.5, 2
25	1, 1.5, 2, 2.5, 3, 5
28	1.5, 2, 2.5, 4
30	1.5, 2, 2.5, 3, 4, 5
35	1.5, 2, 2.5, 3, 4, 5
40	1.5, 2, 2.5, 3, 4, 5, 8, 10
45	1.5, 2, 2.5, 3, 4, 5, 10

Material: AlMgSi 0.5 (EN AW-6060), Zustand T6:

• Streckgrenze Rp0.2 = 150 MPa
• Zugfestigkeit Rm = 195 MPa
• E-Modul = 69.000 MPa
• Dichte = 2.700 kg/m³

Stahl Rundrohr (S235JR)

Quelle: metallparadies.de/stahl-rundrohr-s235jr.html

OD [mm]	Verfügbare Wandstärken [mm]
20	2.0
21.3	2.0, 2.65, 3.25
25	2.0
26.9	2.0, 2.6, 3.25
30	2.0
33.7	2.0, 2.5, 3.25, 4.05
38	2.6
40	2.0
42.4	2.0, 2.5, 3.25, 4.05
44.5	2.6

Material: S235JR (Baustahl):

• Streckgrenze Rp0.2 = 235 MPa
• E-Modul = 210.000 MPa
• Dichte = 7.850 kg/m³

Triplet-Analyse — Gültige Kombinationen

Systematische Suche über alle Alu-Standard × Alu-Stift × Stahl-Hülse Kombinationen. Filterkriterien: Biegeauslastung 10-60%, Knick-SF > 5, Spiel in Grenzen.

Ergebnis: 230 gültige Triplets gefunden.

Top 20 nach Gewicht

#	Standard (Alu)	Stift (Alu)	Hülse (Stahl)	Sp.H [mm]	Sp.S [mm]	σ [MPa]	Ausl.	Knick-SF	Gewicht
1	22×1.0	16×1.0	30×2.0	4.0	4.0	86.3	58%	124×	6.9 kg
2	20×1.5	15×1.0	26.9×2.0	2.9	2.0	76.2	51%	128×	7.2 kg
3	22×1.5	15×1.0	30×2.0	4.0	4.0	61.7	41%	173×	8.0 kg
4	20×2.0	15×1.0	26.9×2.0	2.9	1.0	61.7	41%	158×	8.1 kg
5	20×1.5	15×1.0	26.9×2.6	1.7	2.0	76.2	51%	128×	8.1 kg
6	25×1.0	20×1.0	33.7×2.5	3.7	3.0	65.8	44%	185×	8.8 kg
7	22×2.0	15×1.0	30×2.0	4.0	3.0	49.6	33%	216×	9.0 kg
8	20×2.0	15×1.0	26.9×2.6	1.7	1.0	61.7	41%	158×	9.0 kg
9	28×1.5	22×1.0	33.7×2.0	1.7	3.0	36.4	24%	374×	9.5 kg
10	25×1.5	18×1.0	33.7×2.5	3.7	4.0	46.6	31%	261×	10.0 kg
11	25×1.0	20×1.0	33.7×3.25	2.2	3.0	65.8	44%	185×	10.3 kg
12	28×2.0	20×1.0	33.7×2.0	1.7	4.0	28.8	19%	472×	10.8 kg
13	25×2.0	18×1.0	33.7×2.5	3.7	3.0	37.1	25%	327×	11.2 kg
14	25×1.5	18×1.0	33.7×3.25	2.2	4.0	46.6	31%	261×	11.5 kg
15	30×1.5	25×1.0	38×2.6	2.8	2.0	31.4	21%	465×	11.9 kg

Empfohlene Triplets

Sweet Spot: 22×1.5 / 15×1.0 / 30×2.0

• 41% Auslastung, 173× Knick-Sicherheit, 0.83 mm Durchbiegung
• 8.0 kg Gesamtgewicht
• Bedenken: Dünne Wände (1.5mm Standard, 1.0mm Stift) → empfindlich bei Federbolzen-Bohrungen

Robuster Prototyp: 25×1.5 / 18×1.0 / 33.7×2.5

• 31% Auslastung, 261× Knick-Sicherheit, 0.50 mm Durchbiegung
• 10.0 kg Gesamtgewicht
• Genug Wandstärke für Bohrungen, haptisch robuster
• 33.7mm Hülse ist DIN-Rohrgröße (häufig verfügbar)

Ursprüngliches Triplet (überdimensioniert): 33.7×2.0 / 26.9×2.0 / 40×2.0

• 13% Auslastung — stark überdimensioniert
• 13.8 kg (Alu) / 27.1 kg (Stahl)

Festigkeitsvergleich Alu vs. Stahl

Lastannahmen: 200 kg Personenlast, 6 A-Stangen tragen gleichzeitig, Einzellast mittig auf 350 mm Spannweite.

Material	E [GPa]	Rp0.2 [MPa]	σ_biege [MPa]	Auslastung	Durchbiegung	Euler-Knick-SF
Stahl S235	210	235	19.2	8%	0.06 mm	2599×
Alu 6060-T6	69	150	19.2	13%	0.17 mm	854×
Alu 6082-T6	70	260	19.2	7%	0.17 mm	866×

Fazit: Bei gleichen Querschnitten (33.7×2.0) ist die Biegespannung identisch — nur das Verhältnis zur Streckgrenze ändert sich. Alu biegt sich 3× so viel durch wie Stahl (E-Modul-Verhältnis), aber bei 350 mm Spannweite ist die absolute Durchbiegung <1 mm und irrelevant.

Quellen

• Metallparadies — Alu Rundrohr Katalog
• Metallparadies — Stahl Rundrohr S235JR Katalog
• Metallparadies — Welche Rohre passen ineinander?
• Stahlshop.de Blog — Rohre ineinander stecken