Im Nu fest vernietet

Verbindungstechnik

Fügeverfahren – Neue Werkstoffe und Materialien verlangen nach neuen Verbindungs-technologien. Hochgeschwindigkeits-Bolzensetzen heißt die zukunftsorientierte Weltneuheit.

06. Juli 2009

Nichts ist so beständig wie der Wandel. Dies gilt auch für den Karosseriebau in der Automobilindustrie. Die Anforderungen der letzten Jahre – mehr Komfort, Fahrdynamik und Sicherheit, weniger Gewicht und Verbrauch bei gleichzeitiger Reduzierung der Fertigungs- und Produktionskosten – haben den Materialmix erheblich verändert.

Die Bielefelder Böllhoff Gruppe hat deshalb das Spektrum der Verbindungstechnik um eine Weltneuheit bereichert. Der Name: Rivtac. Die Technik: Hochgeschwindigkeits-Bolzensetzen. Bei diesem neuartigen mechanischen Fügeverfahren wird ein nagelähnliches Hilfsfügeteil auf hohe Geschwindigkeit beschleunigt und in die nicht vorgelochten Fügeteile eingetrieben. Dabei verdrängt der spitze Setzbolzen den Werkstoff, ohne dass ein Butzen entsteht. Die Fügeteile müssen jedoch über eine ausreichende Steifigkeit verfügen, damit sie den Eindringimpuls des Bolzens ohne große Verformungen aufnehmen können.

Den Anstoß für die Entwicklung gab die Automobilindustrie, wo im Karosseriebau zunehmend geschlossene Profile mit geringen Wanddicken eingesetzt werden. Die Herausforderung dabei: Zum einen sollen die oft wärmebehandelten Profile wärmearm gefügt werden, damit die Werkstoffeigenschaften erhalten bleiben. Zum anderen sind die Teile meist nur einseitig zugänglich. Und mit Blick auf die Kosten wollen die Konstrukteure möglichst mit nur einem Arbeitsgang ohne Vorlochen auskommen. Beim Bolzensetzen lassen sich auch hochfeste Teile und Profile von über 1.000 MPa Festigkeit oder auch Mehrlagenverbindungen bis zu 6 mm prozesssicher verbinden. Und zwar mit ausgesprochen guten Festigkeitseigenschaften. Dies zeigt der Vergleich mit dem Widerstandspunktschweißen beim Einsatz des Bolzensetzens in der Karosseriestudie Scalight der Salzgitter AG und der Wilhelm Karmann GmbH. Demnach ist der Einfluss der Belastungsrichtung auf die Verbindungsfestigkeit gegenüber dem Widerstandspunktschweißen geringer, während die Festigkeitseigenschaften in der Summe auf gleichem Niveau sind. Die hohe Schwingfestigkeit zeigt sich auch im Verlauf der Wöhlerlinien: Unter identischen Werkstoffbedingungen weist das Bolzensetzen einen k-Wert von 4,96 aus, beim Widerstandspunktschweißen liegt der Wert bei 3,23. Damit erfüllt das Verfahren die hohen Anforderungen sicherheitsrelevanter Verbindungen. Zudem lässt es sich ideal mit der Klebetechnik verbinden. Die hohe Geschwindigkeit, mit welcher der Setzbolzen die Werkstoffe durchdringt, verhindert, dass sich der Klebstoff unkontrolliert verteilt. Dafür sorgt die kurze Fügezeit, die bei deutlich unter einer Sekunde liegt. Damit ist das Verfahren mehr als dreimal schneller als etwa das Direktverschrauben. Das Verbindungselement ist damit nahezu universell einsetzbar.

T. Draht, M. Kleffmüller, Böllhoff/aru

Fakten

+ Die Wilhelm Böllhoff GmbH & Co. KG mit Stammsitz in Bielefeld ist international mit über 2.200 Mitarbeitern tätig.

+ Deutschland- und weltweit hat Böllhoff mehrere Produktions- und Vertriebsstandorte, an denen verbindungstechnischeLösungen entwickelt und diverse Dienstleistungen rund um die Verbindungs-, Montage- und Systemtechnik angeboten werden.

Erschienen in Ausgabe: 04/2009