Bolzensetzen Fügeverfahren für das Auto der Zukunft

Böllhoff hat mit Rivtac ein Fügeverfahren entwickelt, das auf die künftigen Anforderungen der Automotive-Branche zugeschnitten ist. Seine „Feuertaufe“ bestand das Verfahren bei der vieldiskutierten „Light Car“-Studie.

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Für das Auto der Zukunft existieren unterschiedliche Denkansätze. Ein Konzept stammt aus der Feder der EDAG Gruppe, ein Entwicklungspartner der Automobilindustrie. Mit an Bord des elektrogetriebenen „Light Car – Open Source“ ist auch Böllhoff als einer von insgesamt acht Technologiepartnern des zukunftsgerichteten Projektes. Mit der Studie sollte ein automobiler Blick in die Zukunft geworfen werden: auf neue Werkstoffe, auf neue Antriebs-, Innenraum- und Lichtkonzepte – aber eben auch auf zukunftsorientierte Verbindungstechnologien.

Traditionelle Fügeverfahren stoßen schnell an ihre Grenzen

Warum man sich beim „Light Car – Open Source“ für Rivtac entschieden hat, weiß Dr. Torsten Draht, Projektmanager Forschung und Entwicklung der Böllhoff Gruppe: „Das Automobil der Zukunft wird wesentlich durch den Einsatz einer Vielzahl von Werkstoffen und Materialkombinationen oftmals in flexibler Profilbauweise geprägt sein und dabei stoßen traditionelle Verbindungsverfahren schnell an technische oder auch an wirtschaftliche Grenzen.“ Vor diesem Hintergrund hat das Unternehmen mit Rivtac ein neues mechanisches Fügeverfahren entwickelt, bei dem ein nagelähnliches Hilfsfügeteil auf hohe Geschwindigkeit beschleunigt und in die nicht vorgelochten Fügeteile eingetrieben wird. Dabei verdrängt der spitze Setzbolzen den Werkstoff, ohne dass ein Butzen entsteht. Wichtige Voraussetzung für das Hochgeschwindigkeitsfügen: Die Fügeteile müssen über eine ausreichende Steifigkeit verfügen, damit sie den Eindringimpuls des Bolzens ohne große Verformungen aufnehmen können.

Im Light Car sind insgesamt 400 Rivtac Bolzen eingesetzt

Im Karosseriebau steigt der Anteil geschlossener Profile kontinuierlich. Das Zukunftsauto „Light Car“ basiert auf einem Profilrohrrahmen aus Stahl und Aluminium, der mit Bauteilen aus Aluminium und faserverstärkten Kunststoffen beplankt ist. Besondere Herausforderung dabei: Zum einen sollen die häufig wärmebehandelten Profile wärmearm gefügt werden, damit die Werkstoffeigenschaften erhalten bleiben. Zum anderen sind die Teile in der Regel nur einseitig zugänglich. Zudem wollen die Konstrukteure mit Blick auf die Kosten möglichst mit nur einem Arbeitsgang ohne Vorlochen auskommen. Insgesamt sind beim „Light Car“ rund 400 Rivtac Bolzen eingesetzt worden.

„Innovationsfähigkeit und Kundennähe sind zu entscheidenden Wettbewerbsfaktoren geworden“, sagt Dr. Torsten Draht. Fortschritt und enge Dialoge mit dem Kunden versteht Böllhoff als Antrieb in der gemeinsamen Wertschöpfungskette. So gelingt es der „Ideenschmiede“ immer wieder, neue Werkstoff- und Konstruktionsprinzipien auf Anwenderseite frühzeitig in neue Produkte und Lösungen umzusetzen. So auch mit dem innovativen Hochgeschwindigkeitsfügen.

Profilbauweise wird in Automobilindustrie zunehmend eingesetzt

In der Automobilindustrie wird die Profilbauweise aufgrund ihrer hohen Flexibilität zunehmend eingesetzt. Traditionelle Verbindungsverfahren stoßen nach Stand der Technik schnell an ihre Grenzen, da sie häufig nur eine einseitige Zugänglichkeit bieten. Als Alternativen bleiben das Direktverschrauben und das Blindnieten. Rivtac hingegen kann im direkten Vergleich ohne Vorlochoperation und ohne hohen Positionieraufwand eingesetzt werden. Beim Hochgeschwindigkeitsfügen lassen sich auch hochfeste Teile und Profile von über 1.000 MPa Festigkeit oder auch Mehrlagenverbindungen mit guten Festigkeitseigenschaften prozesssicher verbinden. Zudem lässt sich das Bolzensetzen mit der Klebetechnik kombinieren. So verhindert die hohe Geschwindigkeit, mit der der Setzbolzen die Werkstoffe durchdringt, dass sich der Klebstoff unkontrolliert verteilen kann.

Fügezeit liegt unter einer Sekunde und ist schneller als Direktverschrauben

Dafür sorgt die kurze Fügezeit, die nach Angaben von Dr. Torsten Draht, deutlich unter einer Sekunde liegt. Damit ist das Verfahren um ein vielfaches schneller als beispielsweise das Direktverschrauben. Böllhoff arbeitet daher zielgerichtet weiter für diesen Trend des Hochgeschwindigkeitsfügens. Bereits heute hat das Unternehmen die notwendigen Werkzeuge für robotergeführte Automationsanlagen entwickelt und ist bereit für den Serieneinsatz bei Karosseriebauweisen, der in spätestens zwei Jahren erfolgen soll.

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