Bleche großer Dicke verbinden

Fokus/Clinchen

Clinchen mit dem universell anwendbaren Tox-Rundpunkt-Verfahren verbindet nun auch metallische Werkstoffe flexibel bis zu Gesamtblechdicken von 18 Millimetern.

13. Oktober 2014

Projekte mit wissenschaftlichen Einrichtungen sind häufig ein Treiber für Entwicklungen in der Industrie. So hat das Fraunhofer IWU ein Projekt namens »Clinchen von Stahl- und Aluminiumblechen größerer Dicke« (EFB-Forschungsbericht Nr. 352 / AiF-Nr.16290BR) realisiert, gemeinsam mit der Europäischen Forschungsgesellschaft für Blechverarbeitung e. V. in Hannover sowie Partnern aus der Industrie. Das Forschungsprojekt fokussiert sich auf die Erarbeitung von Grundlagen, welche den industriellen Einsatz des Fügeverfahrens Clinchen im Dickblechbereich ermöglichen.

Dies beinhaltet vordergründig die Ermittlung von Verfahrenseigenschaften für eine wirtschaftliche und prozesssichere Herstellung von Clinchverbindungen im Gesamtblechdickenbereich von 8,0 mm bis 16,0 mm, welcher typisch für perspektivische Anwendungen im Stahlbau sowie Schienen- und Nutzfahrzeugbau ist. Einen wichtigen Part im projektbegleitenden Ausschuss wie auch als Impulsgeber und Werkzeug-Lieferant nahm dabei das süddeutsche Technologie-Unternehmen Tox Pressotechnik GmbH & Co. KG (Tox), ein. Tox ist im Bereich des Clinchens (Durchsetzfügen) von Blechen, seit der Erstvorstellung des patentierten Tox-Rund-Punkt-Verfahrens vor knapp 30 Jahren, weltweit führend und hat dieses universell-flexible Verfahren ständig weiterentwickelt.

Mechanische Kaltumformung contra thermisches Fügen

Beim Tox-Clinchen handelt es sich um ein rein mechanisches Verfahren, mit dem Bleche gleicher oder unterschiedlicher Dicken sowie Bleche aus gleichen oder auch verschiedenen Werkstoffen absolut form- und kraftschlüssig miteinander verbunden werden. Außerdem ist es möglich, beschichtete oder lackierte Bleche miteinander zu verbinden. Dabei können zwischen die Bleche Folien oder Dämmmaterialien gelegt werden.

Die Verbindungsqualität ist so hoch, dass im Automobil- und Fahrzeugbau selbst crashrelevante Bauteile bzw. Baugruppen mittels Tox-Rund-Punkt sicher miteinander verbunden werden. Heute gibt es allein im Automotive-Segment weit über 200 Anwendungen und zwar an allen denkbaren Bauteilen und Baugruppen im Karosserie-, Ausstattungs- oder Interieur-Bereich. Weitere Anwendungssegmente des Tox-Clinchens sind Weißwarenindustrie, Gehäuse-, Geräte-, Apparate- und Maschinenbau, Klima-/Lüftungs- und Elektrotechnik-/Elektronikindustrie. Tox hat große Technik-, Verfahrens-, Tool- und Prozess-Erfahrung, die sich von Tox-Rund-Punkt-Verbindungen im kleinsten Durchmesserbereich (Tox-Micropoint ab 1,5 Millimeter) bis hin zu 26 Millimeter Punkt-Durchmesser erstreckt.

Dabei können, in Abhängigkeit des Werkstoffs und der Dicke, die einzelnen zu verbindenden Blechdicken zwischen 0,1 und 11 Millimeter betragen, und es lassen sich zwei bis vier Bleche miteinander verbinden. In Bezug auf Ressourcenschonung und Leichtbau bietet das Tox-Clinchen den Vorteil, dass auch hochfeste Spezialstahlbleche und Hybridverbindungen (Stahlblech, Klebstoff, Alublech) produktionstechnisch problemlos und in hoher reproduzierbarer Verbindungsqualität verbunden werden können.

Mehrfaches Substitutions-Potenzial

Im eingangs erwähnten Forschungsprojekt des Fraunhofer IWU zeichnete Tox für die Herstellung der Clinch-Werkzeuge verantwortlich und begleitete das Projekt technisch in allen Phasen.

In enger Zusammenarbeit mit den Technologen von Tox gelang es, die Werkzeuge und die Prozess-Parameter am IWU mittels FEM-Berechnungen so zu gestalten, dass nunmehr auch Stahlbleche mit Gesamtdicken bis 18 Millimeter durch Clinchen prozesssicher verbunden bzw. gefügt werden können. Auf diese Weise wird der Einsatz des wirtschaftlichen Clinchens in neuen Anwendungsbereichen wie zum Beispiel dem Maschinen-, Schiffs-, Stahl- und Schienenbau möglich. Hier hilft das Tox-Clinchen, Material sowie Energie und somit Kosten einzusparen. Ein weiterer großer Vorteil des Tox-Rund-Punkt-Verfahrens betrifft die gesamte Produktionstechnik inklusive Equipment. Denn im Vergleich zu anderen mechanischen Verbindungen wie Schrauben oder Nieten sind beim Tox-Clinchen keine mechanischen Vorarbeiten wie Bohren, Stanzen, Senken erforderlich, und das Verfahren benötigt kein Hilfsfügeelement.

Des Weiteren sind keine Zusatzwerkstoffe erforderlich, welche beim thermischen Verbinden durch Schweißen und Hartlöten bzw. Löten nötig sind. Darüber hinaus entfällt ein hoher Energieaufwand, wie er üblicherweise beim Schweißen anfällt.

Neue Anwendungsfelder

Mit dem Übertragen des Clinchens vom Anwendungsbereich Dünnbleche in den Anwendungsbereich Dickbleche lassen sich zum einen Materialien und Verbindungsverfahren und zum anderen Prozesse und das Prozessequipment durchgängig substituieren. Das Dickblech-Clinchen erschließt neue Anwendungsfelder und trägt durch Ressourcenschonung und Energieeinsparung sowie Effizienzsteigerung wirkungsvoll sowohl zur Kosten- und Umweltentlastung als auch zur Produktivitäts- und Wirtschaftlichkeitssteigerung bei.

Euroblech Halle 13, Stand D59

Hintergrund

Zusammen mit ihren Vertriebspartnern ist die ToX Pressotechnik aus Weingarten in 37 Ländern präsent. Auf dieser internationalen Präsenz sowie der in allen Märkten bekannten Qualität beruht der Erfolg von Tox Pressotechnik. Alle Produkte und Prozesse werden im Hinblick auf Qualität, Effizienz und gesetzliche Anforderungen kontinuierlich neu bewertet und ständig weiterentwickelt.

Alle internen Unternehmensabläufe werden genauestens geprüft und entsprechen dem internationalen Standard für Qualitätsmanagement. Das im März 2013 neu erteilte Zertifikat ISO 9001 Revision 2008 ist ein Zeichen dafür, dass sich Tox Pressotechnik den Kundenanforderungen verpflichtet hat.

Erschienen in Ausgabe: 05/2014