Im Zuge der Elektrifizierung ergeben sich speziell bei den E-Komponenten neue Herausforderungen etwa bezüglich elektrischer Leitfähigkeit, Standfestigkeit und Sicherheit der Verbindungen unter allen denkbaren KFZ-Betriebsbedingungen. Hier tritt das mechanische Verfahren ›eClinchen‹ Tox Pressotechnik aus Weingarten auf den Plan, das seinen Ursprung im ›Tox-Rundpunkt-Verfahren‹ hat. Dabei geht es um einen Kaltumformvorgang, aus dem eine kraft- und formschlüssige Verbindung resultiert, die sich durch eine optimale elektrische Leitfähigkeit auszeichnet.

Form- plus Kraft-plus Stoffschluss

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Ein wesentlicher Aspekt der Zuverlässigkeit und Zukunftsfähigkeit des Tox-E-Clinchens ist die spezielle Ausbildung der Fügezone, weil sich durch Ineinanderfließen der zu verbindenden Bleche neben dem Form- und Kraftschluss auch ein Stoffschluss in Form metallischer Mikrokontakte ergibt.

Die hohe elektrische Leitfähigkeit der Tox-Clinch-Verbindungen bei unterschiedlichsten Materialien wurde in verschiedenen Analysen und Untersuchungen neutraler Institutionen bestätigt und folgerichtig das Verfahren in die industrielle Nutzung überführt.

Unter anderem entschied sich ein Automobilhersteller für diese Technologie und erteilte dem Südtiroler Zulieferer Intercable (Bruneck/Italien) die Freigabe, für die Baugruppenmontage von Sicherungsboxen deren stromführende Komponenten durch Tox-E-Clinchen miteinander zu verbinden.

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Dank Tox konnte Intercables Produkt- und Leistungsspektrum entscheidend erweitert werden. Mit Konstruktion und Herstellung der für die Serienfertigung benötigten Produktionsanlage beauftragte Intercable das Unternehmen AKE Technologies in Passau, und dieses wiederum holte die Clinch-Spezialisten von Tox Pressotechnik ins Boot.

Der Auftrag schloss sowohl die Auslegung der Clinch-Werkzeuge als auch das entsprechende Fertigungstechnikequipment ein. AKE erhielt insgesamt zwölf anschlussfertig montierte Tox-Clinchzangen, die je nach Typ und Ausführung der Baugruppe ›Sicherungsbox‹ einzeln oder in Blöcken mit maximal drei Systemeinheiten in die verschiedenen Module der Produktionsanlage integriert wurden.

Konzipiert als Einzelpunkt-Zangen mit zustellbarer Matrize, bestehen die Systeme aus einer standardisierten Tox-Zange TZ mit Stößelführung und 300 Millimeter Ausladung, stempelseitigem Antrieb und Abstreifer inklusive Tox-Toolcheck, der Tox-Steuerung STE mit Prozessüberwachung sowie dem Tox-Clinch-Werkzeug (Stempel und Matrize). Für die bedarfsgerechte, reproduzierbar exakte Erzeugung der jeweils benötigten Presskraft sorgt eine servomechanische Tox-Electricdrive-Antriebseinheit vom Typ EPMR 055, die für Presskräfte bis 55 Kilonewton ausgelegt ist. Des Weiteren gehören zum Systemumfang Tox-Sprühsysteme vom Typ SP, um die beim Fügeprozess geforderte Schmierung sicherzustellen. Kabelsatz und die jeweils zugehörigen Prüfberichte vervollständigen den Lieferumfang.

Sämtliche der zu fügenden Bauteile bestehen aus Kupfer in sehr unterschiedlichen Dicken mit 0,40, 0,60, 1,00, 1,50 und 2,50 Millimetern, wobei die Fügepartner zum Beispiel mit stempelseitig 2,50 Millimetern und matrizenseitig 0,40 Millimetern Dicke sehr verschieden ausfallen können.

Je nach Fügepartnern und Materialdicken weisen die Clinchpunkte einen Durchmesser von 6 oder 8 Millimetern auf, womit laut Tox Pressotechnik durch die vollflächige metallische Mikrokontaktierung eine hervorragende und sehr sichere elektrische Leitfähigkeit gewährleistet ist.

Hoch flexibel und zukunftssicher

Am Beispiel der Prüfberichtdaten zu einer Clinch-Verbindung von zwei aus Kupfer bestehenden Fügepartnern wird deutlich, dass sich das Tox-E-Clinchen auch für anspruchsvolle Fügeoperationen eignet: Bauteildicken stempelseitig 2,5 Millimeter und matrizenseitig 0,6 Millimeter, Presskraft inklusive Niederhaltekraft 23 Kilonewton, Punktdurchmesser 6 Millimeter, Matrizentiefe 1,6 Millimeter, Restbodendicke-Kontrollmaß X = 0,75 Millimeter.

Und es sind weitere acht Kombinationen der Fügepartner machbar. Mit den als Standardausrüstung gewählten und identisch ausgestatteten Clinchzangen sowie den jeweils maximal 55 Kilonewton Presskraft erzeugenden Servoantrieben sind genügend Reserven zum Fügen weiterer E-Baugruppen vorhanden. Dies im Sinne einer in die Zukunft der Automobilindustrie gerichteten rationellen, stückzahlflexiblen Variantenfertigung, die für die Branche und deren Zulieferer neben der E-Mobilität eine weitere anhaltende Herausforderung darstellen wird.

Fünf auf einen Hub

Die knifflige Aufgabe lautete, in der Serienfertigung von PKW-Stirnwänden in einem Arbeitsgang fünf Muttern und Bolzen einzupressen. Tox offerierte auf Basis einer Standardpresse eine Komplettlösung als Stand-alone-Arbeitsplatz, bestehend aus einer Tox-4-Säulen-Presse MAG 200 mit geführter 4-Säulen-Stößelplatte, einem pneumohydraulischen Antrieb T X-K 170 für Presskräfte bis 1.627 Kilonewton und einem Tox-Universal-Untergestell zur Aufnahme des Pressensystems und der Versorgungs- sowie Steuerungseinheiten, ferner einem 5-Punkt-Einpresswerkzeug, einer Sprüheinrichtung, einer Sicherheitssteuerung STE-328 und schließlich fünf Einpressüberwachungen EPW 400. Die Presse bietet zwischen den Säulen einen Werkzeugeinbauraum von 1.500 x 650 Millimetern sowie bei eingebautem Werkzeug eine Werkzeugöffnung von 190 Millimetern. Das gewährleistet, dass die PKW-Stirnwände, Muttern und Bolzen ungehindert und schnell ins Werkzeug eingelegt werden können.