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Verbindungstechnik

Stanznietsysteme für die Serienproduktion bei Audi

| Redakteur: Stefanie Michel

Beim Einsatz von Aluminium im Karosseriebau gilt Audi als technologischer Vorreiter und entsprechend anspruchsvoll sind auch die Anforderungen an die Verbindungstechnologie. Die Böllhoff Gruppe als langjähriger Partner hat sich diesen Herausforderungen frühzeitig gestellt und kann nun für die Produktion des neuen Audi TT alle neuen Systeme zum Stanznieten liefern.

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Stanznieten im Trend: Für die Produktion des neuen Audi TT in Ingolstadt lieferte Böllhoff insgesamt 103 Stanzwerkzeuge. Bilder: Böllhoff
Stanznieten im Trend: Für die Produktion des neuen Audi TT in Ingolstadt lieferte Böllhoff insgesamt 103 Stanzwerkzeuge. Bilder: Böllhoff
( Archiv: Vogel Business Media )

Mit der ersten Generation des Modells A8 leitete Audi vor mehr als zehn Jahren einen neuen Trend im Automobilbau ein: die Aluminium-Leichtbauweise. Beim Kleinwagen A2 bewies die Marke mit den vier Ringen, dass Aluminium auch in der Großserie beherrschbar ist. Ein Weg, der mit dem neuen TT fortgesetzt wird. Beim klassischen Zweisitzer hat sich die Hybridbauweise als ideales Konzept herauskristallisiert, denn die Aluminium-Stahl-Mischbauweise sorgt beim TT für ein ausbalanciertes Gewichtsverhältnis zwischen Vorder- und Hinterachse und für hohe Steifigkeit der Karosserie. So hat die Neuauflage des TT zwar an Länge und Breite zugelegt, ist aber dennoch deutlich leichter als der Vorgänger.

Leichtbauweise verleiht dem Stanznieten neue Impulse

Diese Leichtigkeit in Serie stellt an die Fertigung neue Herausforderungen. Besonders der Stanzniettechnologie haben die verschiedenartigen Materialzusammensetzungen im Automobilbau neue Impulse verliehen. Ein Marktsegment, in dem der Unternehmensbereich Böllhoff Systemtechnik mit einem umfassenden Portfolio an Verbindungselementen, Zuführtechnik, Systemintegration und Prozessüberwachung ein gefragter Partnern ist und auf dessen Kompetenz auch Audi seit über zehn Jahren vertraut.

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Früh erkannte man in Ingolstadt, dass die Verarbeitung von Aluminium in der PKW-Produktion eine entsprechende Verbindungstechnologie verlangt. So stößt das übliche Widerstandspunktschweißen, insbesondere im Hinblick auf die gewünschte Prozesssicherheit, an Grenzen. Im Gegenzug gewann das Stanznieten, vor allem deshalb an Bedeutung, weil sich mit dieser Technologie besonders hohe statische und dynamische Festigkeiten erzielen lassen ohne die Fügezone thermisch zu belasten.

Speziell für den Automobilbau von Vorteil ist die variable Kombination von verschiedenen Materialien, Dicken und Festigkeiten. Zudem können auch beschichtete, geklebte oder vorlackierte Bauteile gefügt werden. Das automatisierbare Fügeverfahren ist leise, energiesparend und setzt weder Rauch noch Gase frei.

Werkzeuge früherer Produktionsanlagen wurden „re-tooled“

Bei der Produktion des Audi A2 musste sich die Stanzniettechnologie von Böllhoff erstmals in der automobilen Serienfertigung bewähren, denn pro Fahrzeug wurden damals 1800 Stanzniete verarbeitet. Jene Fertigungstechniken werden zum großen Teil auch bei der Produktion des TT eingesetzt, so dass 60 der insgesamt 103 Stanznietwerkzeuge für das neue Modell aus der ehemaligen A2-Fertigung übernommen werden konnten.

Im Rahmen des so genannten „re-toolings“, der Wiederverwendung von Werkzeugen, hat der Stanzniethersteller die Werkzeuge gleichzeitig auf den aktuellen Stand der Technik gebracht, indem insbesondere die Zuführtechnik, Hydraulik und die Steuerung überarbeitet wurde. Innerhalb von fünf Wochen standen die 60 Werkzeuge für die TT-Fertigung bereit. Der mit dem „re-tooling“ vollzogene Technologiesprung führt dazu, dass die überarbeiteten Anlagen zum einen schneller arbeiten und damit die Fertigungszeiten deutlich verkürzt. Gleichzeitig eröffnen sie ein flexibleres Fügespektrum, etwa bei der Verarbeitung von Aluminium/Aluminium (2- oder 3-lagig) oder Stahl/Aluminium. In der Praxis führt dies zu Kostenreduzierungen, da im Gegensatz zum Vorgängermodell, jetzt beide Varianten des neuen TT (Coupé und Roadster) auf einer Linie gefertigt werden können.

Anlagen zur Automatisierung mit hoher Werkzeugflexibilität

Zum Einsatz kommen die Anlagen der Böllhoff Systemtechnik vor allem im vorderen Bereich des Fahrzeugs und dem Bereich der Plattform, der bis zu 80 Prozent aus Aluminium gearbeitet ist. Da hohe Werkzeugflexibilität gefordert war, sind die Anlagen für die Verarbeitung von Nieten mit unterschiedlichen Längen, Größen und Durchmessern ausgelegt. Gleichzeitig müssen sich die Zangen der Werkzeuge problemlos an die Fertigungsroboter andocken lassen. Bei den Setzwerkzeugen dominieren große Ausladungen, große Öffnungsweiten und eine kompakte Bauweise, um auch an schwer zugänglichen Bauteilen problemlose Erreichbarkeit zu ermöglichen. Wie auch das Stanznietsystem werden die insgesamt 1606 Stanzniete im neuen TT, fast komplett von Böllhoff geliefert.

Stanzniet-Setzvorgang immer überwacht und dokumentiert

Wie gut die Qualität in der Praxis tatsächlich ist, darüber geben Prozessüberwachungssysteme Auskunft. So hat Böllhoff zusätzlich ein System entwickelt, mit dem der Stanzniet-Setzvorgang mit Hilfe einer Kraft-Weg-Überwachung nicht nur kontrolliert, sondern gleichzeitig auch dokumentiert wird. Bei Abweichungen vom Referenzverlauf, bedingt durch externe Einflüsse oder Systemstörungen, steigt das System aus und meldet den Fehler.

Dabei zeigt die Praxis, dass die Stanzniettechnik inzwischen auch in der Großserie zuverlässig arbeitet. So liegt beispielsweise die Störhäufigkeit der Nietzuführung bei Audi unter 0,25 Prozent. Vor allem auch deshalb, weil der Hersteller ein ausgereiftes Qualitätsmanagement etabliert hat und nach allen namhaften Qualitätsnormen, wie DIN EN ISO 9001, 14001, QS 9000 und ISO/TS 16949, testiert.

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