Leichtbau innovativ

Den Systemleichtbau mit Stahl-Leichtbau-Profilen zu rationalisieren gelingt mit dem innovativen Tox-Clinchen. Das Rundpunkt-Blechverbindungsverfahren von Tox Pressotechnik bietet viele Vorteile.

22. November 2011

Geht es um die weitere Fassaden-Ausrüstung von Gebäuden, die in Beton-Skelettbauweise erstellt sind, gibt es verschiedene Möglichkeiten, wie vorgefertigte Metall-Glas- oder Holzrahmen- sowie Rahmenkonstruktionen aus Stahl-Leichtbau-Profilen. Sind die erstgenannten Konstruktionen schon weit verbreitet, um einen effizienten Fassadenbau sicherzustellen, gibt es eine noch wenig verbreitete Alternative, wenn für die Gebäudehülle zwingend nicht brennbare Konstruktionen verlangt werden.

Obwohl der Begriff Stahlprofile zumindest nach landläufiger Meinung nicht zwangsläufig auch mit ›Leichtbau‹ in Verbindung zu bringen ist, sorgt gerade der sogenannte Stahl-Leichtbau für technisch wie wirtschaftlich günstige Lösungen.

Dies hat Werner Nepple, Inhaber der Cocoon Systemleichtbau AG, Basel, schon vor Jahren erkannt, als er um 1995 damit begann, ein Leichtbausystem zu entwickeln, das im Wesentlichen auf Stahlprofilen verschiedener Abmessungen basiert. Gut gewappnet mit den Erfahrungen aus dem ursprünglichen Geschäft mit Gipser- und Trockenbauarbeiten, das 1937 von Otto Häring gegründet wurde und als Häring Nepple AG mit innovativen Ausbaulösungen immer wieder für Furore sorgte, widmet sich Werner Nepple in der dritten Generation ausschließlich dem Cocoon-Transformer-System in Gestalt industriell vorgefertigter Bauelemente.

Dazu Werner Nepple: »Der Stahl-Leichtbau mittels Stahl-Leichtbau-Profil-Konstruktionen ist prinzipiell mit dem Holzrahmenbau vergleichbar. Beide Systeme ergänzen sich dahingehend, dass das Cocoon-Transformer-System vor allem dann verwendet wird, wenn Nichtbrennbarkeit gefordert ist. Bei vorgehängten Fassaden spielen natürlich auch das Gewicht und die Dämmung sowie die Tragfähigkeit eine ganz wesentliche Rolle. Wir konnten in unserem Systemleichtbau alle Aspekte vereinen, und dank des geringen Elementgewichts werden auch die Statik sowie die bestehende Tragstruktur nicht beeinflusst.«

Erfolgsfaktor Stahl-Leichtbau

Der Leistungsumfang der Cocoon Systemleichtbau AG umfasst die Beratung und Planung, die Herstellung der Profile, die Konfektionierung sowie die Projektierung der Elementfertigung. Die Produktion der Stahl-Leichtbau-Profile erfolgt auf einer Rollieranlage. Die rollierten Stahlprofile werden dann pro Fassadenelement vorkonfektioniert und zu Stahlrahmen zusammengebaut.

Die Fertigstellung der Elemente erfolgt in der Regel durch ein Partnerunternehmen – entweder manuell oder auf einer Weinmann-Multifunktionsbrücke. Die Elemente werden mit Dämmmaterial ausgefacht und Zargen für Fenster und Türen und die Verkabelung eingesetzt. Mittlerweile verfügt Cocoon über mehr als 15 Jahre Erfahrungen mit der Konstruktion, Herstellung und Konfektionierung des Cocoon-Transformer Systems.

Um dieses jetzt und in Zukunft kostengünstig herstellen zu können, dachten Werner Nepple und Eugen Bürgisser, bei Cocoon zuständig für die Fertigungs- und Anwendungstechnik, über Rationalisierungsmaßnahmen nach und nahmen vor allem die aufwendige Blechteile-Verbindungstechnik ins Visier.

Bis dato wurden die Stahlprofile manuell gebohrt und dann miteinander verschraubt oder vernietet, was recht viel Handarbeit und, je nach Projektumfang, einen erheblichen Bedarf an Personal mit sich brachte. Auf der Suche nach einer praktikablen Lösung kam man mit dem Blechverbindungstechnik-Spezialisten Tox Pressotechnik GmbH & Co. KG aus Weingarten ins Gespräch, in der Schweiz vertreten durch die Tox Pressotechnik AG, Gelterkinden.

Das Rundpunkt-Blechverbindungsverfahren von Tox Pressotechnik ist eine Clinch-Technologie, mit der sich mehrere Bleche gleicher oder unterschiedlicher Dicken und Metallwerkstoffe durch Umformen unlösbar miteinander verbinden lassen. Der zuständige Projektleiter, Peter Fiechter, konnte mit einem überzeugenden Lösungsvorschlag aufwarten, nämlich mit einer Tox-Handzange mit Tox-Rundpunkt-Werkzeugsystem und einer getrennt agierenden pneumohydraulischen PHA-Antriebseinheit, um mit der Handzange möglichst viel Bewegungsfreiheit zu haben.

Damit nicht nur die Bauelemente, sondern auch einzelne tragende Bauteile, die im Vorfeld etwa aus zwei Stahlprofilen zusammengesetzt und erst dann in ein Bauelement integriert werden, rationeller montiert, sprich miteinander verbunden werden können, wünschten Nepple und Bürgisser einen weiteren Vorschlag, und auch hier gab es eine praxisgerechte Lösung. Nämlich in Gestalt einer Tox-Minizange mit Tox-Rund-Punkt-Werkzeugsystem und ebenfalls externem PHA-Antriebssystem.

Vorfertigung und Endmontage verbessert

Peter Fiechter führt dazu aus: »Mit unseren kompakten Hand- und Minizangen bieten wir ideale Geräte zum einfachen, schnellen, betriebssicheren und anwendungsflexiblen Verbinden von Blechen aller Art. In diesem Projekt geht es um Stahlbleche mit 1,5 mm Dicke, wobei ein Cocoon-Transformer-Systemelement aus diversen einzelnen Blechteilen bestehen kann, die es alle miteinander zu verbinden gilt.

Die Antriebsversion PHA-System haben wir dabei deshalb gewählt, weil das Pneumohydraulik-Aggregat über eine fünf Meter lange Zuleitung mit der Hand- oder mit der in diesem Fall stationär eingebauten Mini-Maschinenzange verbunden ist und demnach eine sehr hohe Nutzungsflexibilität gegeben ist. Die stationäre Minizange mit acht Millimeter durchmessenden Tox-Rundpunkt-Werkzeugen setzt pro Zyklus einen Rundpunkt. Die maximale Presskraft beträgt hier 45 Kilonewton und reicht für eine solche

Anwendung allemal aus.

Die Auslösung des Presshubs geschieht per Zweihandsteuerung und gewährleistet damit einen sicheren Betrieb. Die mobile Handzange ist als Einzelpunktzange konzipiert und arbeitet mit Presskräften bis 75 kN, was natürlich ebenfalls absolut ausreichend ist.«

In beiden Fällen befindet sich das pneumohydraulische PHA-Aggregat auf einem robusten Fahrwagen und kann nach Belieben verfahren und positioniert werden. Mit dem Wechsel der Verbindungstechnologie vom Nieten und Schrauben zum Tox-Clinchen konnte Cocoon gleich mehrere Problembereiche beseitigen und den Aufwand für die mechanische Vorbearbeitung durch Bohren und Senken auf null reduzieren.

Rasch amortisiert

Abschließender Kommentar von Werner Nepple: »Wir haben lange nach einer technisch sehr guten und wirtschaftlich interessanten Lösung gesucht und diese mit dem Tox-Clinchen gefunden. Je nach Baugröße und Konstruktion gilt es, bis zu 50 Bauteile oder per Tox-Verbindung vorgefertigte Baugruppen zu einem Cocoon-Stahl-Leichtbauelement zusammenzufügen. Pro Tag können so zwischen vier und fünf montagefertige Fassadenelemente entstehen, die dann nur noch auf der Baustelle montiert und verkleidet werden müssen.

Da ist es von großem Vorteil, dass nichts übersteht, weil es beim Tox-Clinchen eben keine Verbindungselemente gibt und weil auch keine Rückstände oder Grate von der Bearbeitung zu befürchten sind. Außerdem sparen wir Verbindungsteile wie Nieten und Schrauben ein, was sich bei

Großaufträgen mit über 200 bis 300 Cocoon-Stahl-Leichtbauelementen doch zu einem ganz erheblichen Kostenfaktor summiert. Nicht zuletzt haben wir jetzt auch kürzere Durchlaufzeiten, brauchen weniger Personal und entlasten das Personal von anstrengender Handarbeit, womit sich die Tox-Lösungen noch schneller als gedacht amortisieren.«

Was bringt das Verfahren?

Das umweltfreundliche Tox-Clinchen hat viele Vorteile:

- Blechverbindung ohne Zusatzwerkstoff

- gute Lösung auch für unterschiedliche Materialkombinationen

- Gesamtblechdicken von 0,3 mm bis 12 mm

- keine Oberflächenbeschädigung, Verschmutzung und Nacharbeit

- auch mit Zwischenlagen wie Kleber oder Papier

- ohne Wärmeeinbringung, keine Schweißspritzer

- hohe dynamische Festigkeit, lange Werkzeuglebensdauer

- ausgezeichnete Prozessüberwachbarkeit

Erschienen in Ausgabe: 06/2011