Feste Bindung ohne Stanzen

Clinch-/Niettechnik - Wenn die Automobilisten festere Blechverbindungen und mehr Crashsicherheit der Baugruppen fordern, kapitulieren konventionelle Verbindungstechnologien. Der Beitrag stellt ein neues Clinch-Niet-Verfahren vor, das ohne Stanzen für hochfeste Blechverbindungen sorgt.

05. Juli 2005

Die Herstellung der Verbindungen ist in der Regel mit einem hohen produktions- und wartungstechnischen Aufwand verbunden. Desweiteren sind die herkömmlichen Blech-Verbindungstechnologien oftmals gar nicht oder nur bedingt anzuwenden, weil sich zum Beispiel Hybrid-Werkstoffe nicht punktschweißen lassen, oder weil das Stanznieten erhebliche technische Nachteile mit sich bringt: Zum Beispiel die Notwendigkeit des Schneidens der Bleche beim Stanzen und Setzen des Stanzniets oder auch die kritische, da störanfällige Zuführung der Stanzniete. Sie geht auf Kosten der Prozeßsicherheit in der Serienfertigung und kann teure Ausfallzeiten verursachen. Außerdem stellen die Schnittkanten beim Stanzen korrosionsgefährdete Stellen dar und müssen deshalb sorgsam nachbehandelt und versiegelt werden. Nicht zuletzt aus diesen Gründen hat sich das Tox-Rundpunkt-Blechverbindungsverfahren in all seinen verschiedenen Ausführungen Rundpunkt, Flachpunkt-, Variopunkt und Taumel-Clinchen in allen Bereichen der industriellen Blechverarbeitung weltweit durchgesetzt. Die Vorteile des reinen Kaltumformens gegenüber den thermischen Punktschweiß- und den konventionellen, weil durchschneidenden Clinchverbindungen sind überzeugend. Auch die sehr anspruchsvollen Hersteller von Automobilen und deren Zulieferer setzen mehr denn je auf das Rundpunktverfahren.

Ersatz nicht nur fürs PunktschweißenUm nun die Vorzüge des Rundpunktverfahrens in sicherheitsrelevanten Crash-Bauteilen sowie bei hochbelasteten Geräten nutzen zu können, entwickelte Tox Pressotechnik die kombinierte und patentierte Clinch- und Niettechnik ›Tox-ClinchNiet‹. Das von der Rundpunkt-Technologie abgeleitete Verfahren wird vor allem eingesetzt bei der Verbindung von dünnen Blechen sowie von anderen umformbaren Materialien oder auch dann, wenn hochfeste Verbindungen gefordert werden. Wie bereits beim Rundpunkt, werden die Materialien dabei nicht geschnitten, sondern lediglich umgeformt bzw. durch die Matrize ›geführt‹. Darüber hinaus entsteht die eigentliche Nietverbindung beim Clinch-Niet während des Fügeprozesses durch den kombinierten Zieh- und Preßvorgang aus einem einfachen zylindrischen Niet.

Die gesamte Verbindung stellt somit eine wirkungsvolle Kombination aus Rundpunkt-Umformung und Nietverbindung dar. Der geometrisch sehr einfach gestaltete Niet sorgt dabei für die Basis-Verbindung, die kaltumgeformten Blech-Materialien bewirken eine zusätzliche Haltefunktion. Das (Vor-) Stanzen der Löcher für die Bestückung mit den Nietbolzen entfällt beim Clinch-Niet-Verfahren komplett. Somit gibt es keinen weiteren Arbeitsgang, und es sind keine zusätzlichen Stanzwerkzeuge und Maschinen erforderlich.

Die neue Clinch-Niet-Verbindung erhält ihre sehr hohen Festigkeitswerte aus dem fest im Rundpunkt sitzenden Vollniet und der aus dem Umform-/Tiefziehprozeß entstandenen Verfestigung der Blechmaterialien im sogenannten Halsbereich. Es gibt keine mechanische Kerbwirkung, wodurch höchste Belastungen gestattet sind, die nachweislich auch dem erwünschten Crash-Verhalten in Automobilteilen genügen.

Die große Verformung wird durch die spezielle Clinch-Niet-Matrize mit ihren festen und beweglichen Segmenten ermöglicht. Das Verfahren ist sowohl mit Einzel- als auch mit Mehrpunkt-Werkzeugen anwendbar, so daß je nach Werkstück und den dafür notwendigen Bauteilen in einem Arbeitsgang alle relevanten Verbindungen hergestellt werden können. Der einfache zylindrische Vollniet läßt sich problemlos und störungsfrei automatisch zuführen. Folgerichtig ist für die automatisierte Verarbeitung in der Produktion eine hohe Prozeßsicherheit gewährleistet. Der Niet und die Werkzeug-Auslegung garantieren eine hohe sowie reproduzierbare Qualität der einzelnen Verbindungen. Des weiteren können alle technologischen Merkmale und Qualitäts-Kriterien (Tox-Prozeßüberwachungssystem) des Rundpunktes auf den Clinch-Niet übertragen werden.

Abgerundet wird das Lieferspektrum von Tox Pressotechnik für die Clinch-Niet-Technologie durch den besonderen Kundenservice, bestehend aus der Analyse der Verbindungsanforderungen, die Versuche sowie die Dokumentation aller Daten und garantierten Festigkeitswerte im Prüfbericht. Diese technischen sowie wirtschaftlichen Vorteile haben auch die Techniker eines großen Automobilherstellers und dessen Zulieferer für Dieselkraftstoff-Filtertöpfe sowie den Lieferanten für die Produktions- und Montageanlage der Filtertöpfe überzeugt, als es um das Verbinden von zwei Haltelementen mit besagtem Filtertopf ging. Gründe für die Anwendung der neuen Clinch-Niet-Technologie des Unternehmens aus Weingarten sind die hohe Festigkeit, besonders bei dynamischen Belastungen, das deutlich bessere Korrosionsverhalten des hochbeanspruchten Filtertopfes gegenüber den bisherigen punktgeschweißten Verbindungen, und schließlich die 100%-Kontrolle eines jeden Füge- und Verbindungsvorgangs durch die Prozeßüberwachung .

Tox-Pressotechnik konzipierte und realisierte über die Blechverbindungstechnologie hinaus für den Hersteller der Produktions-/Montageanlage, die Firma Bartsch aus Tettnang, die kompletten Pressenstationen. Während die Spezialisten von Bartsch federführend die ganze Automation erstellten, steuerte Tox Pressotechnik die Systemlösungen bezüglich Stanzaufgaben und vor allem für die Blechteile-Verbindungen bei. Insgesamt besteht der Anteil von Tox Pressotechnik aus je einer 50-Tonnen- und einer 30-Tonnen-Presse zum Besäumen und Konturstanzen des Befestigungsflansches für den Filtertopf bzw. zum Lochen der Befestigungs-Durchbrüche am Filtertopf, einer Einpreßeinheit zum Setzen von Gewindemuttern, einer Station zum Verbinden des Innenteils für das Filtereinsatzelement und zwei Stationen zum Clinch-Nieten des Befestigungshalters am Filtertopf.

Inklusive der mechanischen und steuerungstechnischen Schnittstellen ließen sich die Pressen und auch die Niet-/Clinch-Niet-Einheiten weitestgehend aus den Standard-Komponenten und Baugruppen des Baukastensystems erstellen.

Es galt lediglich einige teilespezifische Anpassungen vorzunehmen. Folglich fiel in diesem Fall der Firma Bartsch vor allem die Aufgabe der mechanischen und steuerungstechnischen Integration zu.

Wolfgang Laux, TOX PRESSOTECHNIK

Erschienen in Ausgabe: 06/2004