Fügen

Stanznieten - Fügeverfahren für Leichtgewichte und Farbempfindliche

30.08.2007 | Autor / Redakteur: Annedore Munde / Annedore Munde

Das Verfahren ist nicht neu. Stanznieten gilt beim Verbinden von Blechen mit verschiedenen Materialien als zuverlässige Fügetechnik. Neu und immer anspruchsvoller sind jedoch die Anwendungen des Stanznietens und die Anforderungen der Kunden. Sie reichen von Haushaltsgeräteherstellern über die Solarindustrie bis zur Automobilbranche.

Bei Böllhoff ist man sich einig: Die Auswahl des richtigen Fügeverfahrens ist eine Schlüsselaufgabe. „Deshalb wird die Aufgabenstellung eines Kunden für eine Verbindungslösung zuerst einmal komplex analysiert“, erläutert Frank Wotawa, Leiter Vertrieb für den Bereich Allgemeinindustrie bei Böllhoff Systemtechnik in Bielefeld. Neben den eigentlichen Komponenten und Materialien, die verbunden werden sollen, sei es auch wichtig, das Werkzeug, welches verwendet werden soll, und die Zuführung in die Überlegungen einzubeziehen. „Ohne Prozessbetrachtung geht nichts.“

Blech in allen Kombinationen verbinden

Das Stanznieten setzt Verbindungsspezialist Böllhoff seit mehr als 15 Jahren ein. Die Vorteile des Verfahrens sind deutlich: Es kann ein variabler Materialmix gefügt werden, der eine Vielfalt unterschiedlicher Kombinationen, Dicken und Festigkeiten ermöglicht. Auch beschichtete, geklebte oder vorlackierte Bauteile können verarbeitet werden.

Das Verfahren bietet eine hohe Sicherheit, da es in der Fügezone keine thermischen Belastungen gibt, wie sie beispielsweise beim Schweißen auftreten würden. „Das Stanznieten ist universell einsetzbar und eignet sich besonders für dynamische Verbindungen“, erläutert Wotawa. Einschränkungen sind durch die notwendige zweiseitige Zugänglichkeit gegeben und die notwendige Duktilität der unteren Materialschicht. Für Edelstähle und Kunststoff gibt es aufgrund der Duktilität Einschränkungen.

Die erste echte „Feuertaufe“ in der automobilen Serienfertigung bestand die Stanzniettechnologie der Böllhoff Systemtechnik im Jahr 1999 beim Audi A2. Pro Fahrzeug wurden seinerzeit 1800 Stanzniete verarbeitet.

Hybridbauweise fordert geeignete Verbindungslösung

Im Automobilbau wird das Stanznieten erst für die gehobene Mittelklasse eingesetzt, überall dort, wo die Hybridbauweise als Bau-Konzept angewendet wird. Audi folgt auch mit dem neuen TT dem Trend in der Branche: der Aluminium-Leichtbauweise. Doch der moderne Karosseriebau stellt auch an die Verbindungstechniken hohe Anforderungen. Stanznieten bietet sich an, weil sich mit dieser Technik besonders hohe statische und dynamische Festigkeiten erzielen lassen. Für den neuen Audi TT konnte Böllhoff jetzt alle neuen Stanznietsysteme nach Ingolstadt liefern.

Zum Einsatz kommen die Böllhoff-Anlagen vor allem im vorderen Bereich des Fahrzeugs und dem Bereich der Plattform, der bis zu 80% aus Aluminium gearbeitet ist. Die Produktionsanlagen sind für die Verarbeitung von Nieten mit unterschiedlichen Längen, Größen und Durchmessern ausgelegt. Gleichzeitig lassen sich die Zangen der Werkzeuge problemlos an die Fertigungsroboter andocken.

Insgesamt werden im neuen TT 1606 Stanzniete verarbeitet, die größtenteils von Böllhoff geliefert werden. Die Stanzniettechnik ist inzwischen auch in der Großserie zuverlässig. So liegt beispielsweise die Störhäufigkeit der Nietzuführung bei Audi unter 0,25%.

Stanzniete in lotus-weiß kratzerfrei fügen

Doch Prozesssicherheit heißt nicht nur niedrige Fehlerquote. Manchmal kommt es auch primär auf die Farbe an. „Die Kernaufgabe eines Projektes für Miele waren die Werkzeugoptimierung, der Transport und die Einbringung eines bereits lackierten Nietes. Das alles, ohne die Farbe zu beschädigen“, berichtet Frank Wotawa. „Bereits lackiert war auch das Blech, in welches der Niet gestanzt werden sollte. Auch hier waren Kratzer unerwünscht.“ Etwa neun Monate arbeiteten die Techniker von Miele und Böllhoff an einer Lösung. Jetzt liegt das Fügeprozesses-Ergebnis vor: Der Waschmaschinensockel für die USA-Modelle von Miele ist lotus-weiß. Die Stanzniete sind es auch. Kratzerfrei. Beides. Ab September werden die Sockel in einer vollautomatisierten Anlage in Gütersloh gefertigt.

„Dass Farbe eine herausragende Rolle beim Stanznieten hat, war für uns eine neue Problemstellung“, so Wotawa. „Nachgeschaltete Arbeitsgänge wie Reinigen und Lackieren werden jetzt überflüssig. Das entwickelte Verfahren ist also sicher auch für andere Anwendungen interessant.“

Bei Böllhoff steht das Projektgeschäft im Vordergrund. In der Sparte Automotive genauso wie im Industriebau. Der Ablauf ist deshalb in allen Bereichen ähnlich: Vor-Ort-Analyse, Entwicklung, Prototyp und Pro-zessintegration beim Kunden. Begleitet wird dies durch einen Testbericht, in dem der Kunde den Fortschritt der Lösungsfindung und die einzelnen Entscheidungskriterien nachvollziehen kann. Er weiß dann, warum ein bestimmter Stanzniet gewählt wurde und welche Festigkeit die Verbindung hat. Der Prozess wird während der Lösungsfindung überwacht und dokumentiert.

Doch die Lösung einer Aufgabenstellung ist mindestens genauso wichtig wie der inhaltliche Vorlauf. Das weiß Frank Wotawa. “Wir arbeiten bereits im Vorfeld unserer Projekte eng mit Forschungseinrichtungen, Stahlherstellern und OEMs zusammen. Hier erfahren wir, welche Materialtrends es gibt und welche Anforderungen vom Kunden kommen.“

Hochgeschwindigkeitsfügen in der „Pipeline“

Ein neues Projekt, das derzeit in der Entwicklung ist, ist das sogenannte Hochgeschwindigkeitsfügen. Das Verfahren soll vor allem bei einseitiger Zugänglichkeit oder schwer umformbaren Werkstoffkombinationen eingesetzt werden. „Die Ergebnisse dazu werden wir Mitte des kommenden Jahres vorstellen“, so Wotawa.

Eine neues Betätigungsfeld ist auch die Energiebranche. Bei einem jetzt fertiggestellten Projekt sollen in Spanien etwa 200 000 Parabolspiegel auf einer Grundfläche von fast 300 Fußballfeldern aufgebaut werden. In Zusammenarbeit mit Novotec Biosol aus Karlsruhe hat die Böllhoff Systemtechnik die Projektierung und Fertigung der Parabolrinnen für Solarspiegel realisiert. Die aus fünf Blechteilen bestehenden Parabolrinnen für das Projekt werden mittels Clinchen gefügt.

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