Mehr Komfort, Fahrdynamik und Sicherheit, weniger Gewicht und Verbrauch – und dies bei gleichzeitiger Reduzierung der Fertigungs- und Produktionskosten. Anforderungen, die den Materialmix eines Autos in den letzten Jahren erheblich verändert haben. Stähle, Leichtmetalle und Kunststoffe sind nach wie vor die wichtigsten Werkstoffe, doch innerhalb dieser Gruppen gibt es eine Vielzahl neuer Zusammensetzungen – und gegenseitige Substituierungen. Entsprechend komplex und anspruchsvoll sind die Anforderungen an die Verbindungstechnik.
Bei der Entwicklung des neuen Mercedes SL spielte die Reduzierung des Gewichtes als Beitrag zur Verringerung des Kraftstoffverbrauches eine elementare Rolle. Das Ergebnis kann sich sehen lassen. Konsequenter Leichtbau und intelligente Detaillösungen führten zu einer erheblichen Gewichtsreduzierung.
Die erforderlichen funktionsoptimierten Kokillen- und Druckgussbauteile sowie Strangpressprofile und zum Teil Bleche aus Sekundäraluminium stellen aber für die Fügetechnik auch eine besondere Herausforderung dar. Das gilt speziell für die Profilbauweise.
Zum einen sollen die häufig wärmebehandelten Profile wärmearm gefügt werden, damit die Werkstoffeigenschaften erhalten bleiben. Zum anderen sind die Bauteile in der Regel nur einseitig zugänglich. Darüber hinaus sollen moderne Fertigungskonzepte nach Möglichkeit mit nur einem Arbeitsgang – ohne Vorlochen – auskommen. Hier sind mechanische Fügeverfahren gefordert, die nur eine einseitige Zugänglichkeit zur Fügestelle benötigen. Bei einseitiger Zugänglichkeit stoßen traditionelle Verfahren nach dem gegenwärtigen Stand der Technik an Grenzen. Anders beim Rivtac-Hochgeschwindigkeits-Bolzensetzen. Bei diesem innovativen mechanischen Fügeverfahren wird ein nagelähnliches Hilfsfügeteil, der Setzbolzen, auf hohe Geschwindigkeit beschleunigt und in die nicht vorgelochten Fügeteile eingetrieben. Dabei verdrängt die ogivale Spitze des Setzbolzens das Material, ohne dass ein Butzen entsteht. Die Verbindungsfestigkeit im unteren Fügeteil wird durch eine Kombination der Haltemechanismen Kraft- und Formschluss erreicht.
Dies resultiert zum einen aus der Rückstellkraft des verdrängten Materials und zum anderen fließt der lokal erwärmte Werkstoff in die Schafträndelung des Setzbolzens. Wichtige Voraussetzung zur Anwendung dieses Verfahrens ist eine ausreichende Steifigkeit der Fügeteile, damit diese den Eindringimpuls des Setzbolzens ohne große Verformungen aufnehmen können. Hier lassen sich auch hochfeste Werkstoffe von über 1000 MPa Festigkeit oder auch Mehrlagenverbindungen prozesssicher verbinden, und zwar mit ausgesprochen guten Festigkeitseigenschaften. Mercedes-Benz setzt als erster Automobilhersteller weltweit auf das Hochgeschwindigkeits-Bolzensetzen aus dem Hause Böllhoff.
Darüber hinaus kommt Klebstoff zum Einsatz. Kein Problem für Rivtac, es lässt sich ideal mit der Klebetechnik verbinden. Die hohe Geschwindigkeit sowie die kurze Fügezeit von deutlich unter einer Sekunde, mit der der Setzbolzen die Werkstoffe durchdringt, verhindern, dass sich der Klebstoff unkontrolliert verteilen kann. Die Online- Prozessüberwachung wertet den Fügeprozess und das Fügeergebnis aus und visualisiert die Daten auf der Benutzeroberfläche eines Bedienrechners. hgd
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