URL dieses Beitrags:

Lesezeichen bei Google setzen Link auf Facebook teilen
Fachartikel aus MECHATRONIK 9-10/2017, S. 24 bis 27

Arnold Umformtechnik

Leichtbau stellt Automatisierung vor Herausforderungen

Der Fahrzeugbau setzt vermehrt auf einen Materialmix aus Aluminium und höherfesten Stählen. Allerdings lässt sich dieser Materialmix nicht mit herkömmlichen Schweißverfahren automatisiert verbinden. Alternative Verbindungslösungen sind daher gefragt.

Nicht immer ergänzen sich aktuelle Trends, manchmal behindern sie sich sogar gegenseitig. Leichtbau ist zum Beispiel in der Automobilbranche „en vogue“. Möglichst viele Fertigungsschritte zu automatisieren, um gleichbleibend hohe Qualität zu schaffen und wirtschaftlich zu arbeiten, ist dagegen nicht mehr neu, wird aber in vielen Bereichen immer wichtiger. Da der Leichtbau jedoch auf einen Materialmix setzt, der sich nicht mehr wie bei herkömmlichen Werkstoffen einfach verschweißen lässt, kam die Automatisierung durch diesen neuen Trend ins Stocken. Um beiden Forderungen gerecht zu werden, sind für die neuen Werkstoffe alternative Verbindungslösungen gefragt, die die gewohnte Robustheit und Sicherheit gewährleisten, sich aber automatisiert umsetzen lassen.

Wer an Fertigungslinien der Automobilindustrie denkt, hat sofort auch das Bild von Schweißrobotern im Kopf. Um für mehr Nachhaltigkeit Gewicht am Fahrzeug einzusparen, wird heute jedoch, wo es möglich ist Aluminium verbaut. Da dies aber bei crashrelevanten Bauteilen des Fahrzeuges meist nicht die notwendige Festigkeit bringt, kombiniert man Aluminium mit höherfesten Stählen. Dieser Materialmix lässt sich jedoch nicht mit herkömmlichen Schweißverfahren verbinden. Tatsächlich kamen dadurch wieder vermehrt unerwünschte manuelle Arbeitsschritte ins Spiel. Die Experten für nachhaltige Verbindungssysteme von Arnold Umformtechnik machten es sich daher zur Aufgabe, alternative Verbindungslösungen zu suchen, die sich automatisiert umsetzen lassen und so helfen, ein hohes Produktionstempo und gleichbleibende Qualität beizubehalten. Dazu wurden die verschiedenen Materialkombinationen und geforderten Verbindungsarten genau unter die Lupe genommen und dann für den jeweiligen Anwendungsfall passende Lösungen entwickelt. Dabei galt es, den kompletten Fertigungsprozess nicht aus den Augen zu verlieren, denn auch dieser beeinflusst die Verbindungslösung maßgeblich.

Direktverschraubung ohne Vorloch

Für komplexe Baugruppen, die nur von einer Seite zugänglich sind, deren Verbindung aber eine hohe Festigkeit benötigen, haben die Verbindungs-Experten Flowform entwickelt. Das Verfahren basiert auf dem sogenannten Fließlochformen: Eine spezielle Schraube wird auf das zu verbindende Material aufgedrückt und gleichzeitig rotiert. Durch eine Kombination aus Axialkraft und relativ hoher Schrauberdrehzahl, erwärmt sich das zu verbindende Material an der Fügestelle. Hat die Schraube das Material durchdrungen, formt sie ein Muttergewinde, das im Reparaturfall auch eine metrische Schraube aufnehmen kann, und wird dann festgezogen. Während und nach der drehmomentgesteuerten Montage passt sich der geformte Durchzug den Konturen der Schraube optimal an. Montagezeiten zwischen zwei und vier Sekunden sind bei dieser Methode realisierbar. Dabei entstehen Verbindungen für hohe dynamische Belastungsarten. Bis zu Bauteildicken von bis zu 6 mm Aluminium und bis zu 3 mm Stahl sind keine vorbereitende Arbeitsschritte am Bauteil nötig wie beispielsweise Bohren, Stanzen, Gewindeschneiden und Einbringen zusätzlicher Hilfsfügeelemente wie zum Beispiel Muttern oder Clipse. Bei höherer Gesamtbauteilstärke muss das Material bis zu einer Restdicke komplett vorgebohrt werden.

Lesen Sie über einen mechatronik.info-Premium-Account weiter und laden Sie sich hier den vollständigen Artikel als PDF-Datei herunter: