Einpresstechnik

Kalt gepresst

Keineswegs neu, aber überraschend vielseitig, ist die Einpresstechnik. Diese Verbindungsmethode ermöglicht die prozesssichere Montage von Befestigungselementen an dünnen Blechen und Kunststoffplatten.

Grobgewindebolzen: Im Gegensatz zu Bolzen mit ISO Gewinde lassen sich darauf nach dem Einpressen dicke Oberflächenschichten auftragen, ohne die Funktion des Gewindes zu beeinträchtigen.

Die Idee, einen leicht montierbaren Einpressbefestiger zu entwickeln, der in dünnen Blechen, Printplatten und Kunststoffteilen ein hoch belastbares Gewinde anbietet, wurde bereits 1942 von dem Unternehmen PEM aufgegriffen. Diese Befestiger sparten nicht nur Zeit, Gewicht und Anzahl der Teile; sie ermöglichten auch eine sehr präzise Fertigung. Während der Wirtschaftswunderjahre führte die breite industrielle Akzeptanz dieser Verbindungstechnik zur rationellen Produktion von Einpressbefestigern. Und mit dem zunehmenden Einsatz dünnerer und leichterer Metallbleche wuchs auch die Auswahl der Einpressprodukte.

Vereinfacht dargestellt ist ein Einpressbefestiger ein Bauteil – meist mit Gewinde – das eingepresst in ein fließfähiges Material den Werkstoff im Bereich der Bohrung verdrängt, so dass dieser durch Kaltverformung in einen speziellen Hinterstich im Schaftbereich fließt. Dabei verhindern eine Verzahnung oder eine spezielle Kopfform ein Verdrehen. Der Befestiger bildet schließlich eine Einheit mit dem Werkstück, in das er eingepresst wurde. Einpressbefestiger werden meist verwendet, wenn hohe Ausdreh- und Anzugsmomente in dünnen Blechen gefordert sind, die andere Befestigungsmethoden nicht gewährleisten können. Aber auch in Blechen, in denen ein Gewinde möglich wäre, kann der Einsatz dieser Befestiger wirtschaftlicher sein, weil sich dünnere Bleche verwenden lassen, wodurch Einsparungen im gesamten Montageprozess realisiert werden. Heute kommen Einpressbefestiger in nahezu allen Branchen zum Einsatz – von der Luft- und Raumfahrtindustrie über den Maschinenbau bis hin zu Fernmeldewesen und Apparatebau. Die Einpresstechnik findet auch Verwendung in vielen Bauteilen der Elektrotechnik, dem weiten Feld der Computertechnologie und nicht zuletzt in sicherheitsrelevanten Fahrzeugkomponenten wie etwa Airbag-Systemen. Die rein mechanische Technik des Einpressens bietet eine Reihe von Pluspunkten. So lassen sich damit hoch belastbare Gewinde in dünnen Blechen ab 0,5 mm Dicke befestigen. Diese lassen sich durch einen parallelen Einpressvorgang montieren und verfügen über hohe Ausdreh- und Durchzugsmomente. Sie benötigen keine spezielle Bearbeitung der Bohrung wie etwa das Ansenken oder Entgraten, und die Rückseite des Bleches bleibt unbeschädigt (kein Aufwölben!). Als weitere Vorteile lassen sich nennen: Nachschneiden des Gewindes ist unnötig, geringe Montagekosten, Montage auch in beschichteten Oberflächen möglich, hohe Positionsgenauigkeit und exakte Rechtwinkligkeit zum Blech. Einer der führenden Vertreter der Einpresstechnik in Deutschland ist Koenig Verbindungstechnik. Das Unternehmen mit Sitz in Illerrieden liefert Verbindungselemente, die beispielsweise im Motorenbau, in Bremsanlagen, in Common-Rail-Pumpen sowie in der Hydraulik, im Schaltschrankbau oder in der Leiterplatten-Produktion zum Einsatz kommen. Insgesamt hat es mittlerweile über 200.000 verschiedene Befestigungselemente im Programm. Im Bereich der Einpresstechnik bietet es neben den PEM-Einpressbefestigern auch die dazu passenden Pemserter-Montageanlagen inklusive Zuführtechnik an. In diesem Sinne versteht sich das Unternehmen als Systemanbieter, der dem Anwender eine Komplettlösung aus Verbindungselement und Maschine bereitstellt.

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Das Einsatzspektrum der PEM-Einpressbefestiger wurde in den letzten Jahren stetig erweitert. Auch in jüngster Zeit sind zahlreiche neue Einpresslösungen entstanden – nicht selten aus kundenorientierten Sonderentwicklungen. So zum Beispiel ein Grobgewindebolzen, der ein zeitaufwändiges Aufschrauben überflüssig macht. Beliebige Schnellbefestiger, Clipse und Montagemuttern aus Standardprogrammen werden einfach nur aufgesteckt oder aufgedreht. Im Gegensatz zu herkömmlichen Bolzen mit ISO Gewinde können auf diese Grobgewindebolzen nach dem Einpressen dicke Oberflächenschichten aufgetragen werden, ohne die Funktion des Gewindes wesentlich zu beeinträchtigen.

Wie alle Einpressbefestiger aus dem PEM-Programm bietet auch der Grobgewindebolzen im Vergleich zu Schweißbolzen die Vorteile einer prozesssicheren und rationellen Montage. Die Festigkeitswerte sind konstant und über das Einpressen wird eine hohe Positionsgenauigkeit erreicht. Ein Nacharbeiten wegen Schweißspritzern und Gewindeverunreinigungen erübrigt sich. Einpressbefestiger können vor und nach der Oberflächenbehandlung des Bauteils eingesetzt werden. Die PEM-Grobgewindebolzen sind aus verzinktem Stahl in Gewindegröße 5 und einer Länge von 17,5 mm verfügbar; weitere Durchmesser und Längen auf Anfrage lieferbar. Der Trend zur Leichtbauweise, vorangetrieben vor allem durch die Automobilindustrie, führte zur Entwicklung von Einpress-Gewindebolzen mit Zentrieransatz. Diese verhindern ein Verkanten beim Aufschrauben der Montagemutter. Das erlaubt den Einsatz von kürzeren Längen. So wird Gewicht gespart und ein geringerer Bauraum benötigt. Zur Anwendung kommen diese Einpress-Gewindebolzen zum Beispiel an Sitzverstellungen, Armlehnen, Airbags und Batteriekästen. Aber nicht nur im Automobilbereich auch im Elektronikbereich, zum Beispiel in Form von Einpress-Schnellverschlussschrauben mit Zentrieransatz für die Frontplattenbefestigung, kommen die beschriebenen Vorteile zum Tragen. A propos Frontplatten: Befestigungselemente für die Montage von Frontplatten bei Schaltschränken unterliegen der Spezifikation ATCA PICMG 3,0. Auch dazu bietet Koenig mit dem Positionierpin PEM TPXS-3mm-16 einen passenden Einpressbefestiger. Ergänzt wird dieser Führungsstift durch unverlierbare Schnellverschlussschrauben in drei Ausführungen. PEM-Positionierungspin und Schnellverschlussschrauben können im Rahmen der Advanced Telecom Computing Architecture eingesetzt werden sowie in nach Micro TCA, Advanced MC oder Compact PCI spezifizierten Produkten.

Und auch auf dem Gebiet der Edelstahl-Anwendungen zieht die Einpresstechnik immer größere Kreise. Während es Einpressmuttern und Einpressgewindebolzen aus dem Werkstoff AISI 400 bei Koenig schon länger gibt, sind die angebotenen Einpressbuchsen aus diesem Material noch recht neu. Sie ermöglichen feste Verankerungen von Gewindeträgern in Edelstahlblechen der Härte HRB 88 bis HRB 92, die bisher nur mit hohem Aufwand zu erreichen waren. Ganz aktuell ist ein Einsatzfall, bei dem es den Verbindungstechnikern von Koenig gelang, in Zusammenarbeit mit einem Hersteller für Sanitär- und Küchenzubehör einen Einpressbefestiger mit einem Unterteil aus Sinterbronze zu kombinieren. Dieses Element lässt sich verbraucherfreundlich mit einem Silikonkleber direkt an Wandfliesen anbringen – Bohren wird damit überflüssig.

Die genannten Beispiele sind nur ein winziger Ausschnitt aus der enormen Anwendungsbreite der Einpresstechnik. Gerade der letzte Fall zeigt aber, dass diese Methode der Verbindungstechnik immer wieder eine sinnvolle Alternative zu anderen Befestigungsverfahren sein kann.

Michael Stöcker/ stoecker@hoppenstedt.de

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