Hochgeschwindigkeits-Bolzensetzen

Auf der Überholspur

Unter der Bezeichnung Rivtac hat die Böllhoff Gruppe ein schnelles Fügeverfahren entwickelt, das auf die künftigen Anforderungen der Automotive-Branche zugeschnitten ist. Die neue Technik wurde auf dem letzten Genfer Autosalon im März vorgestellt. Dem Bielefelder Unternehmen zufolge soll das Verfahren in spätestens zwei Jahren Einzug in die Serien- fertigung halten.

Profilrohrrahmen von vorne bis hinten: Stahl und Aluminium verbunden per Hochgeschwindigkeits-Bolzensetzen

Ganz unterschiedliche Denkansätze existieren heute zum Auto der Zukunft. Ein interessantes Konzept stammt aus der Feder der EDAG-Gruppe. Gemeint ist die Studie „Light Car – Open Source“, die bereits vielfach für Aufmerksamkeit gesorgt hat. Die Studie wirft einen automobilen Blick in die Zukunft: Auf neue Werkstoffe, neue Antriebs-, Innenraum- und Lichtkonzepte, und auch auf zukunftsorientierte Verbindungstechniken. Denn neue Werkstoff- und Konstruktionsprinzipien erfordern schließlich entsprechend innovative Verbindungen. Eine Fragestellung, auf die das Bielefelder Familienunternehmen Böllhoff – einer der acht Technologieträgern des Projekts – mit dem Fügeverfahren Rivtac antwortet.

Dass dieses Fügeverfahren bei der Light Car-Studie zum Zuge gekommen ist, hat gute Gründe. „Das Automobil der Zukunft wird wesentlich durch den Einsatz einer Vielzahl von Werkstoffen und Materialkombinationen oftmals in flexibler Profilbauweise geprägt sein. Dabei stoßen traditionelle Verbindungsverfahren schnell an technische oder auch an wirtschaftliche Grenzen“, meint Dr. Torsten Draht, Projektmanager Forschung und Entwicklung der Böllhoff Gruppe.

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Vor diesem Hintergrund hat das Unternehmen mit Rivtac ein neues mechanisches Fügeverfahren entwickelt, bei dem ein nagelähnliches Hilfsfügeteil auf hohe Geschwindigkeit beschleunigt und in nicht vorgelochte Fügeteile eingetrieben wird. Ein spitzer Setzbolzen verdrängt den Werkstoff, ohne dass ein Butzen entsteht. Voraussetzung für das Hochgeschwindigkeitsfügen: Die Fügeteile müssen über ausreichend Steifigkeit verfügen, damit sie den Eindringimpuls des Bolzens ohne große Verformungen aufnehmen können. Da im Karosseriebau der Anteil geschlossener Profile steigt, wächst auch das Interesse an dem neuen Verfahren. Beim Light Car wurden etwa 400 Rivtac-Bolzen eingesetzt, da das Zukunftsauto auf einem Profilrohrrahmen aus Stahl und Aluminium basiert, der mit Alu-Bauteilen und faserverstärkten Kunststoffen beplankt ist. Besondere Herausforderung: Zum einen sollen die häufig wärmebehandelten Profile wärmearm gefügt werden, um die Werkstoffeigenschaften zu erhalten; zum anderen sind die Teile meist nur einseitig zugänglich. Außerdem wollen die Konstrukteure mit Blick auf die Kosten möglichst mit nur einem Arbeitsgang ohne Vorlochen auskommen.

Enger Dialog mit dem Kunden

„Innovationsfähigkeit und Kundennähe sind zu entscheidenden Wettbewerbsfaktoren geworden“, sagt Dr. Draht. Voraussetzung dafür sind sowohl technische Fortschritte als auch enge Dialoge mit dem Kunden – beides sieht man bei Böllhoff als Antrieb in der gemeinsamen Wertschöpfungskette. Nicht zuletzt deshalb gelang und gelingt es dem Unternehmen immer wieder, neue Werkstoff- und Konstruktionsprinzipien auf der Anwenderseite früh in neue Produkte und Lösungen umzusetzen. So auch im Fall des Hochgeschwindigkeitsfügens.

Im Automobilbau kommt die Profilbauweise zunehmend zum Einsatz. Traditionelle Verfahren stoßen wegen der damit häufig verbundenen einseitigen Zugänglichkeit bislang an ihre Grenzen. Als Alternativen bleiben das Direktverschrauben und Blindnieten. Im Vergleich dazu kann Rivtac ohne Vorlochoperation und ohne hohen Positionieraufwand eingesetzt werden. Beim Hochgeschwindigkeitsfügen lassen sich sogar hochfeste Teile und Profile (über 1.000 MPa!) oder auch Mehrlagen-Verbindungen prozesssicher verbinden – mit ausgesprochen guten Festigkeitseigenschaften.

Ein weiteres Plus: Das Bolzensetzen lässt sich mit der Klebetechnik kombinieren. Die hohe Geschwindigkeit, mit der der Setzbolzen den Werkstoff durchdringt, verhindert, dass sich der Klebstoff unkontrolliert verteilt. Dafür sorgt die kurze Fügezeit, die laut Dr. Torsten Draht unter einer Sekunde liegt. Damit ist das Verfahren viel schneller als etwa das Direktverschrauben. Daraus resultieren beeindruckende Taktzeiten – mit den entsprechenden Potenzialen zur Kostensenkung.

Böllhoff arbeitet weiter an diesem Verfahren und sieht sich für einen breiten Einsatz bestens gerüstet. Das Unternehmen hat bereits die notwendigen Werkzeuge für robotergeführte Automationsanlagen entwickelt und ist bereit für den Serieneinsatz bei innovativen Karosseriebauweisen. ms

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