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Clinchen und Nieten Tox Pressotechnik

Ulrich Kromer von Baerle„Integration statt Ausgrenzung“

Ulrich Kromer von Baerle

Der Einsatz von Lasern in der Fertigung boomt und auf der Messe Lasys dreht sich alles um dieses Thema. Ulrich Kromer von Baerle, Geschäftsführer der Messe Stuttgart, erläutert Chefredakteur Hajo Stotz, warum sich der Besuch lohnt.

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Clinchen und NietenWenn Al mit Stahl im Clinch liegt

Leichtbau-Karosserien sind ein Puzzle. Aluminium-Bleche, -Gussteile und -Profile werden mit konventionellen und hochfesten Stählen kombiniert. Und das möglichst wirtschaftlich und möglichst sicher. Tox Pressotechnik kennt die Vorteile, die das Clinchen und Nieten von Blechen auch im automobilen Leichtbau mit sich bringen.

Halbhohlstanznieten im Audi TT Coupé

Mit 320.000 Euro in der Tasche und drei Jahren Zeit startete 2014 das Verbundprojekt Falkon. Falkon heißt eigentlich „Fügetechnik für Automobil-Leichtbau-Konzepte“ und will die Entwicklungszeiten von Karosserie-Leichtbaukonzepten verkürzen. Seine Idee ist, geeignete mechanische Fügeverbindungen für Multi-Material-Konzepte mit Hilfe von Simulationsrechnungen frühzeitig und prozesssicher auszulegen und somit langwierige Erprobungsphasen von industriellen Fertigungsprozessen zu verkürzen. Dazu bringt Falkon Industrie und Hochschulen zusammen: Neben Tox Pressotechnik, Audi, Holder Oberflächetechnik und simufact engineering sind an dem Projekt die Hochschule Heilbronn sowie die TU Berlin beteiligt.

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Als Experte für Blechverbindungen arbeitet Tox Pressotechnik an der idealen Symbiose aus Clinch- und Niet-Verbindungen im Fahrzeugbau. Dazu bringt das Weingartener Unternehmen sein produktionstechnisches Equipment in Form von Einzel- und Mehrpunktwerkzeugen, Maschinen- und Roboterzangen, Standard- und Sonderpressen sowie Stand-alone-Arbeitsstationen und Prozessstationen ebenso mit ein wie sein Know-how. Im Fokus stehen für den Fügeexperten das Tox-Rund-Punkt-Verfahren sowie die Niet-Varianten Tox-ClinchNiet, Vollstanzniet und Halbhohlstanzniet. Während bei der Rund-Punkt-Verbindung von Blechen gleichen oder unterschiedlichen Materials die Hilfsfügeelemente komplett entfallen, gilt es diese beim Fügen mittels ClinchNiet, Vollstanzniet und Halbhohlstanzniet störungsfrei zuzuführen, um die Prozesssicherheit und damit Produktivität zu gewährleisten.

Nieten mit und ohne Niet

Die Praxis zeigt, dass beispielsweise Audi bei der Karosserie des Audi TT Coupé stark auf Clinch-Verbindungen, Halbhohlstanznieten und Vollstanznieten setzt. Fragt man Tox Pressotechnik, warum Clinchen und Nieten sich immer mehr durchsetzen, lautet „Wirtschaftlichkeit“ die Antwort. So kann vor allem das Clinchen mit einer hohen Wirtschaftlichkeit punkten – beginnend beim Investment in die Fertigungslösung über die Betriebslosten bis hin zum Ersatzteil-, Wartungs- und Serviceaufwand. So liegt die Kostenersparnis zum Beispiel gegenüber einer Punktschweiß-Verbindung je nach Anwendung und gesamthaft betrachtet zwischen 30 und 60 Prozent pro Verbindungspunkt, rechnen die Verantwortlichen bei Tox Pressotechnik vor.

Metallische Werkstoff verbinden

Dabei liegt der Schlüssel zum erfolgreichen Vormarsch in der Kombination der verschiedenen Clinch- und Nietverfahren. So können grundsätzlich mit dem Tox-Rund-Punkt im Dünn- und Dickblechbereich unterschiedliche Bleche verschiedener Dicken sowie mit und ohne Lack- oder Pulverbeschichtungen oder auch mit Folienzwischenlagen verbunden werden. Zudem ist es möglich, bis zu vier Blechteile miteinander zu verbinden. Tox-ClinchNiet-Verbindungen dagegen können bei dünnen Blechen (z. B. Stahl 0,7 mm in Stahl 0,7 mm) eine dichte Verbindung mit einem kleinflächigen Verbindungsflansch erzeugen. Zudem ist es für sortenreine Verbindungen (z. B. Alu 1,5 mm in Alu 2,5 mm) gedacht.

Müssen mehr als drei Bleche miteinander verbunden werden, empfiehlt Tox Vollstanzniet-Verbindungen. Sie kommen auch zum Tragen, wenn es nietseitig höchstfeste Bleche mit anderen Materialien (z. B. MnB5 0,8 mm oder Bleche mit Festigkeiten bis 1.700 MPa in AlMg3 2,0 mm) zu verbinden gilt. Halbhohlstanzniete können dafür große Kopf- oder Scherzugkräfte übertragen (2.500 N bzw. 4.300 N). So ist Halbhohlstanznieten heute eine der am weitesten verbreiteten Niet-Technologien.

Da jedoch Nietverbindungen teurer sind als Clinch-Verbindungen, werden letztere – wann immer sinnvoll und möglich – auch in der Automobilindustrie bevorzugt. Tox-Clinchen ist heute industriell prozesssicher einzusetzen, wenn es um Blechfestigkeiten bis 1.200 MPa geht, erklärt der Fügeexperte. Demnach würden Kopfzug- und Scherzug-Kräfte erreicht, die rund 50 Prozent und bis zu 65 Prozent der Werte von Halbhohlstanzniet-Verbindungen betragen. Das Clinchen erzeugt ähnlich wie das ClinchNiet-Verfahren dichte Verbindungen und kleine Flanschbreiten.

Weitere Pro-Aspekte sind die Mehrlagen-Fähigkeit (bis zu vier Blechteile), elektrische Leitfähigkeit, geringe Kosten pro Fügepunkt und schließlich auch niedrigere Anlagen- und Servicekosten als bei herkömmlichen Füge-/Verbindungsverfahren. „Außerdem bieten sowohl das Tox-Rund-Punkt-Verfahren als auch Tox-ClinchNiet- und Vollstanzniet- sowie Halbhohlstanzniet-Verfahren noch Entwicklungspotenzial“, heißt es im Technologiezentrum in Weingarten. cs

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