Die Zahnscheibe steht auf der Verbotsliste für die elektrische Verbindung

Vorab zwei Grenzen. Dies ist eine NASA-Norm für Trägerraketen, Raumfahrzeuge, Nutzlasten und Flugausrüstung. Sie ist keine Luftfahrtnorm, keine Baunorm und keine Regel für Ihre Maschine. Und wir haben die Scheibe auf dem Forumsfoto nicht identifiziert; sie trägt keine lesbare Teilenummer und gehört zu einem anderen Dokument, das wir nicht haben. Was folgt, ist die Argumentation einer Instanz zur elektrischen Verbindung, zitiert, weil sie vollständig frei lesbar ist und weil sie der verbreiteten Intuition widerspricht.

Das Dokument ist öffentlich freigegeben. Der Katalogeintrag der NASA kennzeichnet es mit „Internet öffentlich: Die Norm ist für den öffentlichen Zugang im Internet freigegeben“ (sinngemäß übersetzt), und das Deckblatt trägt „Zur Veröffentlichung freigegeben, Verbreitung unbeschränkt“ (sinngemäß übersetzt). Siebenundvierzig Seiten, im März 2026 erneut bestätigt.

„Verbunden“ ist nicht eine einzige Zahl

Als Erstes weist die Norm die eine Frage zurück. Tabelle 1 teilt die elektrische Verbindung nach Zweck in fünf Klassen ein, und jede hat ihre eigene Widerstandsanforderung.

Stellt man zwei davon nebeneinander, ist das Ergebnis der Rechnung, die von uns stammt, verblüffend. Klasse S erlaubt den vierhundertfachen Widerstand von Klasse R. Klasse H erlaubt den vierzigfachen. Eine Verbindung, die für die Ableitung statischer Ladung bequem ausreicht, kann für die Aufgabe daneben um das Vierzig- oder Vierhundertfache zu hochohmig sein.

Die Frage Ist es verbunden? hat also keine Antwort, bevor jemand die Klasse nennt. Genau das kann die Forumsfrage anhand eines Fotos nicht klären, und deshalb ist eine Scheibe, die an einer Stelle richtig ist, an einer anderen falsch.

Die Klassen unterscheiden sich auch in der Methode, nicht nur in der Zahl. Für die Klassen C, H und S akzeptiert die Norm „Überbrückungen und Bänder“ (sinngemäß übersetzt). Für Klasse R sagt sie „Direkter Kontakt bevorzugt. Keine Überbrückungen. Ein kurzes, breites Band darf als letztes Mittel verwendet werden.“ (sinngemäß übersetzt)

Die Verbindung ist die Grenzfläche, nicht das Befestigungsteil

Abschnitt 5.1 nennt die bevorzugte Methode unumwunden: „wobei die Metall-auf-Metall-Methode die bevorzugte Methode ist“ (sinngemäß übersetzt), und sein Unterabschnitt heißt Metall auf Metall (Kontaktfläche auf Kontaktfläche). Eine Kontaktfläche (faying surface) definiert Abschnitt 3.2 als „die Oberfläche metallischer Werkstoffe, die miteinander in Berührung stehen und miteinander verbunden sind“ (sinngemäß übersetzt). Zwei Metallflächen, aufeinandergepresst.

Geschweißte und gelötete Verbindungen gelten als dauerhaft und von sich aus verbunden, weil die beiden Teile eins geworden sind. Alles, was von Schrauben, Nieten oder Klemmen gehalten wird, ist eine halbdauerhafte Verbindung, und für diese verlangt EBR 62, die Kontaktflächen vor dem Zusammenbau vorzubereiten statt danach. Der Anpressdruck ist dann eine mechanische Anforderung, die von den üblichen Montagevorschriften abgedeckt wird.

Das ist der Rahmen, in dem der Abschnitt über Verbindungselemente steht. Die Schraube liefert Druck. Der Druck hält zwei vorbereitete Metallflächen zusammen. Der Strom geht an den Flächen über. Eine Scheibe, die verspricht, die Verbindung selbst herzustellen, löst ein Problem, das die Norm bereits auf anderem Weg gelöst hat.

Vier Dinge, die nicht verwendet werden dürfen

Nun die Liste, vollständig, mit der Anforderungsnummer, die die Norm ihr gibt.

Die Norm gibt für diese Liste keinen Grund an. Sie stellt sie auf und geht weiter; das ist erwähnenswert, weil die folgende Deutung von uns stammt und nicht aus dem Dokument. Drei der vier Positionen sind eine Beschichtung: Zink auf der Schraube, Zink oder Eloxal auf der Scheibe, Kadmium auf allem. Das sind Korrosionsschutzschichten, und eine Korrosionsschutzschicht ist konstruktionsbedingt eine Barriere. Eloxal ist zudem ein Oxid, also ein Isolator. Das Teil, auf dessen Leitfähigkeit Sie gezählt haben, trägt einen Mantel, der genau dazu da ist, alles vom Metall fernzuhalten.

Die Zahnscheibe ist der interessante Fall, weil sie nicht offensichtlich ein Beschichtungsproblem ist. Unsere Deutung: Sie scheitert an der Geometrie, nicht am Werkstoff. Ihre Zähne erzeugen eine Handvoll kleiner Kontaktpunkte mit hoher Pressung, während die Norm eine vorbereitete Fläche in durchgehendem Kontakt will. Ein paar blanke Punkte, die sich durch eine Beschichtung gebissen haben, sind auch ein paar Stellen, an denen die Beschichtung nun durchbrochen und das blanke Metall der Feuchtigkeit ausgesetzt ist – der Beginn genau der Korrosion, deren Vermeidung die übrige Norm seitenlang behandelt. Auch das ist eine Schlussfolgerung. Die Zeile selbst ist im Original vier Wörter lang und bietet nichts an.

Beachten Sie, was das Verbot nicht sagt. Es verbietet diese Dinge für Zwecke der elektrischen Verbindung. Eine Zahnscheibe als Sicherungselement ist eine ganz andere Frage, und diese Website hat an anderer Stelle untersucht, was Sicherungselemente tatsächlich bewirken.

Zwei weitere Anforderungen stehen um die Liste herum und werden leicht übersehen. EBR 75: Wenn Schrauben Teil des Verbindungspfads sind, gilt: „es ist ein Nachweis zu führen, dass die Anzahl der im Pfad verwendeten Schrauben ausreicht“ (sinngemäß übersetzt). Die Anzahl ist also keine Faustregel, sondern ein Liefergegenstand. Und EBR 76: Verbindungselemente „sind gegen Feuchtigkeit und Luft abzudichten, um Korrosion der Gewinde zu verhindern“ (sinngemäß übersetzt). Niete erhalten eine eigene Zeile, kursiv gesetzt: „Niete sind zulässig, wenn je Verbindungsstelle mindestens drei Niete verwendet und die Löcher gemeinsam gebohrt werden.“ (sinngemäß übersetzt)

Die Ausgabe von 2003 war schroffer, die von 2013 hat gelockert

Die Grundausgabe dieser Norm vom September 2003 ist ebenfalls öffentlich und umfasst fünfundzwanzig Seiten. Ihr Abschnitt 5.1 enthält einen Satz, den die aktuelle Ausgabe nicht enthält:

Ein glattes Verbot ohne Bedingungen. Die Überarbeitung von 2013 hat es ersetzt. Ihr Änderungsprotokoll verzeichnet „Abschnitt 5.1.3 Verbindungselemente hinzugefügt“ (sinngemäß übersetzt), und dieser neue Abschnitt beginnt damit, zu erlauben, was der alte verbot: „Ist die Verbindungsanwendung von der beschaffenden Stelle genehmigt, dürfen Verbindungselemente zur Erfüllung der Anforderungen an die elektrische Verbindung verwendet werden.“ (sinngemäß übersetzt) Er nennt sogar einen physikalischen Grund, warum ein verschraubter Pfad einem Band überlegen sein kann: „Die Induktivität mehrerer Schrauben zwischen ansonsten isolierten Werkstoffen kann geringer sein als die Induktivität eines Bandes zwischen den Flächen.“ (sinngemäß übersetzt)

In zehn Jahren ist die Regel also von nie zu mit Genehmigung und Nachweis gewandert. Und über diese ganze Änderung hinweg hat der Satz, der Zahnscheiben verbietet, Wort für Wort überlebt. In der Ausgabe von 2003 ist er eine einzige durchlaufende Zeile: Blechschrauben, verzinkte Bolzen, Muttern oder Schrauben, Zahnscheiben, eloxierte oder verzinkte Scheiben sowie jegliche verkadmeten Teile dürfen nicht für Zwecke der Verbindung verwendet werden (sinngemäß übersetzt). In der Ausgabe von 2013 sind es dieselben vier Positionen, aufgeteilt in eine nummerierte Liste und mit einer Anforderungsnummer versehen.

Die Ausgabe von 2003 behandelt Kadmium und Zink außerdem ein zweites Mal, aus einem Grund, der mit Leitfähigkeit nichts zu tun hat: „Verkadmeter Stahl ist für Raumfahrtanwendungen verboten. Kadmium sublimiert und kann sich auf Optiken, Solarzellenflächen usw. niederschlagen. Galvanische Verzinkung ist ebenfalls verboten.“ (sinngemäß übersetzt) Zwei der vier Positionen der Verbindungsliste sind wegen Ausgasung gesondert vom Fahrzeug verbannt. Sie stehen zweimal auf der Liste, aus voneinander unabhängigen Gründen.

Ein Faktor fünf, den niemand aufgeschrieben hat

Klasse H, Schutz gegen elektrischen Schlag und Fehlerströme, verlangt, dass freiliegende Gehäuse und Chassis die Struktur mit höchstens 0,1 Ohm erreichen. In der Nähe entzündlicher Dämpfe wird es deutlich strenger, und die Norm druckt eine Abbildung mit einer Datentabelle darunter. Hier hört eine schlechte Verbindung auf, eine elektrische Unannehmlichkeit zu sein.

Aus dieser Tabelle ergeben sich zwei Muster, und beide sind unsere Rechnung, nicht etwas, das die Norm aussagt.

• Der Gefahrenwert ist in jeder Zeile genau das Fünffache des zulässigen Werts. Sieben Zeilen, siebenmal 5,00. Die Norm schreibt die Zahl 5 nirgends in die Nähe dieser Tabelle; der Sicherheitsfaktor wird erst sichtbar, wenn man dividiert
• Ab 100 A aufwärts ergibt Strom mal zulässiger Widerstand genau 0,074 Volt, in allen vier Zeilen, und Strom mal Gefahrenwiderstand genau 0,37 Volt. Die Hochstromhälfte der Tabelle ist eine Regel für einen festen Spannungsfall im Kostüm eines Widerstands
• Die drei Zeilen mit niedrigem Strom folgen dieser Regel nicht. Bei 30, 49 und 58 A ergibt sich ein zulässiger Spannungsfall von 0,108, 0,091 und 0,089 Volt; den kleinen Strömen wird also etwas mehr zugestanden

Zwei weitere Zahlen aus demselben Abschnitt geben eine Größenordnung. EBR 16 verlangt, dass der Fehlerstrom-Rückleitungspfad 500 Prozent Überlaststrom für 0,5 Sekunden führt, während der Text anmerkt, dass typische Personenschutzschalter bei einem satten Kurzschluss innerhalb von 0,2 Sekunden auslösen. Das ist ein Faktor zweieinhalb in der Zeit, in Reserve gehalten. Und die Spannung am betroffenen Gehäuse „sollte 4,5 Volt nicht überschreiten“ (sinngemäß übersetzt).

Dann der Satz, der das ganze Thema greifbar macht. EBR 17: Eine Struktur aus Magnesiumlegierung darf nicht als primärer Rückleitungspfad für Fehlerströme verwendet werden. Die Begründung ist eine Zeile lang: „Die Temperatur einer schlechten Verbindungsstelle könnte bis zur Zündtemperatur von Magnesium ansteigen.“ (sinngemäß übersetzt)

Die Oberfläche ist das ganze Argument

Abschnitt 5.2 sagt, die Kontaktflächen aller elektrisch verbundenen Metall-Metall-Verbindungen „sind von allen nichtleitenden Stoffen zu reinigen und gegen Korrosion zu schützen“ (sinngemäß übersetzt). Lesen Sie das zweimal: von allen nichtleitenden Stoffen gereinigt und gegen Korrosion geschützt. Diese beiden Anweisungen ziehen in entgegengesetzte Richtungen, denn der meiste Korrosionsschutz ist nichtleitend.

Die Norm löst das mit einem Satz, den man in jede Verbindung mitnehmen sollte, die leiten muss. EBR 81: „Die gewählte Schutzmethode oder Oberfläche darf die elektrische Verbindung zwischen den beiden Flächen nicht aufheben.“ (sinngemäß übersetzt) Die Oberfläche ist nicht optional, die Verbindung ebenso wenig; also muss die Oberfläche so gewählt werden, dass sie es übersteht, Leiter zu sein.

Die praktischen Folgen sind streng. EBR 82: Behandelte Gegenflächen „sind bis unmittelbar vor dem Fügen durch Verpackungsmaterial oder Schutzfolien zu schützen“ (sinngemäß übersetzt). EBR 84: Flächen, die auf unbestimmte Zeit verbunden bleiben sollen, „sind regelmäßig zu prüfen“ (sinngemäß übersetzt) – das Eingeständnis, dass eine Verbindung nichts ist, was man einmal herstellt.

Und wo zwei verschiedene Metalle aufeinandertreffen, nennt Anhang B einen Schwellenwert, dem diese Website von der anderen Seite her begegnet ist: „Zwei Werkstoffe dürfen in direkten Kontakt gebracht werden, wenn die Differenz der elektromotorischen Kraft zwischen ihren Gruppen nicht mehr als 0,25 Volt beträgt.“ (sinngemäß übersetzt) Das ist derselbe Wert von 0,25 Volt, der die Tabelle der anodischen Indizes bestimmt; er taucht hier auf, weil Korrosion an der Grenzfläche das ist, was die Verbindung am Ende zerstört.

Was daraus mitzunehmen ist

• Eine Verbindung hat eine Klasse, bevor sie eine Zahl hat. Fünf Klassen in dieser Norm, von 2,5 Milliohm für Hochfrequenz bis 1,0 Ohm für statische Ladung, eine Spanne von vierhundert zu eins
• Die bevorzugte Methode ist Metall auf Metall. Vorbereitete Kontaktflächen, zusammengehalten, wobei das Verbindungselement den Druck liefert
• Vier Positionen dürfen in dieser Norm nicht zur elektrischen Verbindung verwendet werden: Blechschrauben, verzinkte Schrauben, Muttern oder Bolzen, Zahnscheiben, eloxierte oder verzinkte Scheiben sowie verkadmete Teile
• Drei der vier sind ein Beschichtungsproblem – das ist unsere Deutung, nicht die der Norm, denn sie nennt überhaupt keinen Grund
• Das Verbot gilt nur für Zwecke der elektrischen Verbindung. Eine Zahnscheibe als Sicherungselement ist eine eigene Frage
• Die Ausgabe von 2003 verbot Verbindungselemente als primäre Verbindungspfade ausnahmslos. Die Ausgabe von 2013 erlaubt sie mit Genehmigung und Nachweis, und die Zeile zu den Zahnscheiben hat diese Kehrtwende unverändert überstanden
• Die Oberfläche muss so gewählt werden, dass sie die Verbindung nicht aufhebt, und dauerhaft verbundene Stellen werden regelmäßig geprüft

Nichts davon identifiziert die Scheibe auf dem Foto, und das ist auch nicht beabsichtigt. Es beantwortet aber die Frage, die darunter liegt. Die Scheibe ist selten der Leiter. Die beiden sauberen Flächen, die sie zusammenhält, sind es.

Was diese Flächen zusammenhält, ist eine eigene Frage mit einem eigenen Dokument. Die US-Bundesnorm für Elektroarbeiten nennt überhaupt keinen Anziehwert, sondern verlangt stattdessen eine gute Verbindung, ohne den Leiter zu beschädigen.

Dieser Beitrag gehört nicht zu nur einem der sechs Schritte. Er betrifft mehrere Schritte oder Vorgänge nach der Montage. Die zugrunde liegenden Entscheidungen stehen im englischen Beitrag Specifying a screw.

Häufige Fragen

Eignen sich Zahnscheiben für die elektrische Verbindung?

NASA-STD-4003A sagt, dass sie für diesen Zweck nicht verwendet werden dürfen. Ihre Anforderung EBR 77 nennt vier problematische Positionen: Blechschrauben, verzinkte Schrauben, Muttern oder Bolzen, Zahnscheiben, eloxierte oder verzinkte Scheiben sowie verkadmete Teile. Das ist eine Norm für Trägerraketen und Raumfahrzeuge, und sie regelt sonst nichts. Einen Grund für die Liste nennt sie nicht.

Warum sollte eine Zahnscheibe ein Problem sein, wenn sich ihre Zähne durch den Lack beißen?

Die Norm sagt es nicht. Unsere Deutung ist, dass die Zähne einige kleine Kontaktpunkte mit hoher Pressung erzeugen, während die von der Norm bevorzugte Methode eine vorbereitete Metallfläche in durchgehendem Kontakt ist, bei der das Verbindungselement Druck liefert, statt Strom zu führen. Punkte, die eine Beschichtung durchbrechen, sind auch Stellen, an denen blankes Metall auf Feuchtigkeit trifft. Betrachten Sie diese Erklärung als unsere.

Was führt in einer verschraubten elektrischen Verbindung tatsächlich den Strom?

Die Kontaktflächen, die die Norm als die Flächen metallischer Werkstoffe definiert, die miteinander in Berührung stehen und verbunden sind. Abschnitt 5.1 nennt Metall auf Metall als bevorzugte Methode, und der Abschnitt über Verbindungselemente sagt, Verbindungselemente sollten in erster Linie dazu dienen, den Druck auf diese Flächen aufrechtzuerhalten.

Welcher Widerstand gilt als gute Verbindung?

Das hängt ganz davon ab, wozu verbunden wird. In dieser Norm verlangen Hochfrequenzverbindungen höchstens 2,5 Milliohm, Schutz gegen elektrischen Schlag und Fehlerströme höchstens 0,1 Ohm, elektrostatische Entladung typischerweise höchstens 1,0 Ohm, und Blitzschutz und Stromrückleitung hängen vom Strom ab. Die Grenze für elektrostatische Entladung ist das Vierhundertfache der Hochfrequenzgrenze.

Dürfen Schrauben überhaupt als Verbindungspfad dienen?

In der aktuellen Ausgabe ja, wenn die Anwendung von der beschaffenden Stelle genehmigt ist und ein Nachweis zeigt, dass die Anzahl der Schrauben für einen niederohmigen Pfad ausreicht. Die Norm merkt sogar an, dass mehrere Schrauben eine geringere Induktivität haben können als ein Band. Die Ausgabe von 2003 sagte rundweg, dass Verbindungselemente oder ihre Gewinde nicht als primäre Verbindungspfade verwendet werden dürfen.

Warum sind verzinkte und verkadmete Verbindungselemente ausgeschlossen?

Sie stehen ohne angegebenen Grund auf der Liste für die elektrische Verbindung. Die Ausgabe von 2003 verbietet beide zusätzlich für Raumfahrtanwendungen, aus einem anderen Grund: Kadmium sublimiert und kann sich auf Optiken und Solarzellenflächen niederschlagen, und galvanische Verzinkung ist ebenfalls verboten. Sie sind also doppelt ausgeschlossen, einmal von der Verbindung und einmal vom Fahrzeug.

Wie viele Niete braucht eine elektrisch verbundene Stelle?

Diese Norm sagt, Niete seien zulässig, wenn mindestens drei Niete je Verbindungsstelle verwendet und die Löcher gemeinsam gebohrt werden. Für Blitzschutzverbindungen verlangt sie mehrere Niete, Schrauben oder andere Verbindungselemente an Stößen in Außenhaut und Struktur des Fahrzeugs, damit sich mehrere metallische Kontaktflächen den Strom teilen.

Beeinträchtigt Korrosionsschutz die elektrische Verbindung?

Das ist der zentrale Widerspruch im Abschnitt über die Oberflächen, der in einem Atemzug verlangt, die Kontaktflächen von allen nichtleitenden Stoffen zu reinigen und gegen Korrosion zu schützen. Die Norm löst ihn mit der Anforderung, dass die gewählte Schutzmethode oder Oberfläche die elektrische Verbindung zwischen den beiden Flächen nicht aufheben darf. Wo verschiedene Metalle aufeinandertreffen, erlaubt sie direkten Kontakt, wenn die Differenz der elektromotorischen Kraft höchstens 0,25 Volt beträgt.

Gilt diese Norm für Flugzeuge oder für meine Maschine?

Nein. Es ist eine NASA-Norm für Trägerraketen, Raumfahrzeuge, Nutzlasten und Flugausrüstung, öffentlich freigegeben, aber für diesen Bereich geschrieben. Wir zitieren sie, weil sie vollständig frei lesbar ist und klar etwas ausspricht, das weithin umgekehrt geglaubt wird. Sie ist keine Regel für etwas anderes, und wir stellen sie auch nicht so dar.

Quellen

• NASA-STD-4003A w/Change 1, Electrical Bonding for NASA Launch Vehicles, Spacecraft, Payloads, and Flight Equipment. Vollständig, öffentlich freigegeben, 47 Seiten, im März 2026 erneut bestätigt
• NASA-STD-4003, Grundausgabe von 2003, 25 Seiten, auf derselben Katalogseite erhältlich und hier nur zum Vergleich der beiden Ausgaben verwendet
• r/aviationmaintenance, wo das Foto einer unbekannten Verbindungsscheibe die Frage auslöste

Beide Ausgaben von NASA-STD-4003 wurden vollständig gelesen. Der Katalogeintrag der NASA kennzeichnet die Norm mit „Internet öffentlich: Die Norm ist für den öffentlichen Zugang im Internet freigegeben“ (sinngemäß übersetzt), und das Deckblatt trägt „Zur Veröffentlichung freigegeben, Verbreitung unbeschränkt“ (sinngemäß übersetzt). Die aktuelle Ausgabe ist Revision A mit Change 1, genehmigt im Februar 2013, geändert im Januar 2016, erneut bestätigt am 13. März 2026, siebenundvierzig Seiten, vom NASA HQ Office of the Chief Engineer. Die Grundausgabe ist auf den 8. September 2003 datiert und umfasst fünfundzwanzig Seiten. Dies ist eine Norm für Trägerraketen, Raumfahrzeuge, Nutzlasten und Flugausrüstung. Sie ist keine Norm für Luftfahrt, Bauwesen oder Maschinen, und nichts hier sollte als Regel für einen dieser Bereiche gelesen werden. Wir identifizieren die Scheibe auf dem Forumsfoto nicht, auf dem wir keine Teilenummer lesen konnten, und behaupten nichts darüber, welches Dokument sie festlegt. Die folgenden Angaben sind unsere eigene Rechnung, keine Aussagen der Norm: das Verhältnis von vierhundert zwischen den Grenzwerten der Klassen S und R und von vierzig zwischen den Klassen H und R, der Befund, dass der Gefahrenwiderstand in allen sieben Zeilen der Tabelle für entzündliche Dämpfe genau das Fünffache des höchstzulässigen Widerstands ist, der Befund, dass Strom mal zulässiger Widerstand in den vier Zeilen bei und über 100 A genau 0,074 Volt ergibt, während die drei unteren Zeilen 0,108, 0,091 und 0,089 Volt zulassen, die Reserve um das Zweieinhalbfache zwischen der Anforderung von 0,5 Sekunden und der typischen Auslösezeit von 0,2 Sekunden, sowie der Vergleich der Seitenzahlen. Die Norm nennt keinen Grund für die Liste in EBR 77; die hier angebotene Erklärung, warum eine Zahnscheibe darauf steht, ist daher unsere Deutung und im Text als solche gekennzeichnet. Das Verbot gilt ausdrücklich nur für Zwecke der elektrischen Verbindung und sagt nichts über Zahnscheiben als Sicherungselemente. Abbildung 1 mit ihrer Datentabelle und der Wortlaut von Abschnitt 5.1.3 einschließlich EBR 77 wurden an gerenderten Bildern der gedruckten Seiten geprüft, nicht an extrahiertem Text. NASA-STD-6012, NASA-STD-6016 und SAE-ARP-5414, auf die diese Norm für Oberflächen und Korrosion verweist, wurden nicht gelesen, und nichts wird daraus zitiert. Wir haben den Forumsbeitrag gelesen, nicht die Antworten darauf, und kein Unternehmen und keine Produktmarke wird genannt.