Mit professioneller Nietverarbeitung das große Los ziehen

Tobias Wolf, Business Development Manager, KVT-Fastening, Illerrieden

Im Bereich der Blindniettechnik kommen heutzutage industrieweit Standard- und Schwerlastniete in einer Vielzahl von Ausführungen zum Einsatz. Der grundsätzliche Unterschied zwischen beiden Niettypen liegt darin, dass der Schwerlastniet deutlich höhere Zug- und Scherfestigkeitswerte aufweist. Insgesamt lässt sich diese Verbindungstechnik sehr flexibel einsetzen und findet sich überall dort, wo eine Verschraubung oder ein Verschweißen nicht möglich beziehungsweise gewünscht ist. Für beide Nietsysteme bietet KVT-Fastening die jeweils optimale Verarbeitungs- und Automatisierungstechnik an.

Die Erfahrung zeigt, dass bis zu einem jährlichen Verarbeitungsvolumen von 200 000 Niete Handsetzgeräte die finanziell sinnvollste Lösung darstellen. Je nach Bedarf kann bei diesen pneumatisch oder elektrisch betriebenen Geräten der Niet an einer separaten Vereinzelungsstation vorpositioniert werden. Der Werker kann damit das Verbindungselement schneller aufnehmen. Nachdem der Niet im Setzgerät eingeführt ist, erfolgt der Montageprozess: Klemmbacken im Setzgerät greifen den Zugdorn und ziehen diesen axial nach hinten. Der Niet bildet auf der Blindseite des Materials in der Folge einen Wulst. Sobald die Klemmkraft zwischen Wulst und Kopf des Nietes aufgebracht ist, reißt der Zugdorn ab und der Niet ist verarbeitet.

Werden Niete in einer Stückzahl über 200 000 bis 500 000 pro Jahr beziehungsweise im Rahmen fest definierter Taktzeiten verarbeitet, empfiehlt sich der Einsatz teilautomatischer Anlagen. Diese werden direkt in die Arbeitsplätze integriert und der Nietkopf dabei – je nach Position der Verbindungsstelle – im Tisch platziert. Die Zuführung erfolgt entweder über einen Knickarmroboter oder manuell. Nach der Bestückung der Nietköpfe – es sind bis zu zwölf je Tisch möglich – wird das Bauteil eingelegt. Da Blindniete eine sehr geringe Verarbeitungstoleranz benötigen, ist es ratsam, die zu verarbeitenden Werkstücke über Festanschläge exakt zu positionieren. Mittels mehrerer meist induktiver Endschalter wird die Vormontage der einzelnen zu fügenden Bauteile abgeprüft. Die Anlage schaltet sich erst nach der Freigabe durch alle Signalgeber frei. Über die Integration zusätzlicher Lichtschranken lässt sich die Sicherheit noch weiter erhöhen.

Für die Verarbeitung von Stückzahlen im Millionenbereich sollten ausschließlich Roboter oder Portalanlagen als Träger für das Setzgerät fungieren. Rütteltöpfe vereinzeln die Niete und sorgen für eine prozesssichere Aufnahme sowie Verarbeitung. Eine optimal auf den schmalen Grat zwischen maximaler Geschwindigkeit und optimaler Position eingestellte Anlage garantiert sowohl einen qualitativ hochwertigen wie auch wirtschaftlichen Betrieb.

Für Blindnietmuttern (BNM) gelten vergleichbare Stückzahlschwellen wie für Blindniete. Der Verarbeitungsprozess läuft ähnlich ab: Bei der Blindnietmutter wird der Zugdorn durch das BNM-Setzgerät bereitgestellt; dieser spindelt sich im BNM-Gewinde auf und verspannt so das Gerät zum BNM-Kopf. Im Rahmen des Setzprozesses bildet die Blindnietmutter auf der Blindseite des Trägermaterials den zum Halt nötigen Wulst. Danach wird der Zugdorn ausgespindelt und die Verarbeitung ist abgeschlossen.

Wie bereits erwähnt, stellen Positionsungenauigkeiten und enge Lochtoleranzen bei Standard-Nieten und -Blindnietmuttern gerade automatisierte Anlagen vor große Herausforderungen. Vor allem durch den höheren Zeitaufwand – bedingt durch das langsame Anfahren auf die Position – entstehen Verzögerungen, die zu Lasten der Produktionsstückzahlen gehen. Darüber hinaus erreichen manche Anlagen die nötige Genauigkeit im Zehntel-Millimeterbereich erst gar nicht. KVT-Fastening bietet speziell für diese Einsatzszenarien Verbindungselemente wie die Ecosyn-BCT Blindnietmutter, welche einen deutlich besseren Toleranzausgleich (Millimeter) aufweisen. Dadurch lassen sich die Verarbeitungszyklen erhöhen. Bei gleichem Zeiteinsatz werden mehr Stückzahlen produziert.

Das Funktionsprinzip dieser Ecosyn-BCT Blindnietmutter (Bulge Controlled Technology) löst, beziehungsweise eliminiert, auftretende Lochleibungskräfte, die normale Niete zur Verarbeitung benötigen. Vergleicht man Standardblindnietmuttern mit der Ecosyn-BCT, fällt der Unterschied schnell auf: Über Entlastungsbohrungen im Deformationsbereich zwischen Kopf und Gewinde wird der Scheitelpunkt des Wulstes genau definiert. Ohne diese Bohrungen würde sich eine Standardblindnietmutter zuerst komplett in der Öffnung im Trägermaterial anlegen. Falls dabei der Durchmesser zwischen dem Deformationsbereich der Blindnietmutter und dem Loch im Trägermaterial zu groß sein sollte, fließt überdurchschnittlich viel Material aus dem Deformationsbereich in die Bohrung. Die Folge ist, dass die Blindnietmutter entweder schief gesetzt oder der Wulst nicht an der Rückseite des Materials, sondern im Loch ausgeformt wird. Beide Fehlerbilder führen zu einer Fehlsetzung des Verbindungselements und erhöhtem Nachbearbeitungsaufwand beziehungsweise Ausschuss.

Vergleicht man hierzu die Ecosyn-BCT Blindnietmutter, wird deutlich, dass durch die Entlastungsbohrungen im Deformationsbereich das Widerstandsmoment im Schaft auf einer Ebene um ca. 30 % reduziert wird. Dieser Effekt wird im Rahmen der Verarbeitung aktiv genutzt. Denn das Verbindungselement entwickelt aufgrund dessen keine Lochleibung und bildet den Wulst immer außerhalb des Trägermaterials. Im Serieneinsatz werden dazu die Löcher im Trägermaterial ca. 0,4 bis 0,6 mm größer gebohrt. Bei dieser Positionstoleranz kann die teil- oder vollautomatisierte Anlage mit deutlich schnellerer Geschwindigkeit auf die gewünschte Position fahren und den Fügeprozess durchführen. Daraus ergeben sich in der Summe höhere Produktivität und niedrigere Gesamtbetriebskosten.

Für das Fügen von Bauteilen über Blindniete oder die Erstellung von Befestigungspunkten an dünnen Blechen über Blindnietmuttern bietet KVT-Fastening Prozesskontrollsysteme an. Mit diesen lässt sich eine Falschmontage der Niete oder Blindnietmuttern ausschließen. Das Prinzip: Mittels Kraft- und Wegaufnehmern wird während des Setzprozesses der Verbindungselemente eine Kraft-Weg-Kurve aufgezeichnet. Damit das System die Werte vergleichen kann, benötigt es eine Referenzkurve. Diese wird zu Anfang aufgenommen, wenn das Verbindungselement den Vorgaben entsprechend gesetzt ist. Jede weitere Kurve wird anschließend damit verglichen. Sobald eine Abweichung auftritt, wird diese vom System signalisiert. Dadurch können beispielsweise Fremdteile in einer Charge schneller und einfacher identifiziert werden. Weitere detektierbare Fehler/Kurvenabweichungen sind Spaltmaße zwischen den Bauteilen, zu große Lochtoleranzen oder eine falsche Materialdicke – etwa, wenn der Werker das Verbindungselement an die falsche Position gesetzt hat. In Summe können 90 % der auftretenden Fehler erfasst werden. Für Zulieferer bietet die Dokumentation einen zusätzlichen, vorbeugenden Vorteil in Bezug auf etwaige Reklamationskosten. Diese lassen sich verringern, falls aufgrund einzelner Fehler komplette Chargen reklamiert und zurückgeschickt werden. Denn durch die Dokumentation inkl. Chargennummer kann der Zulieferer leicht und unproblematisch den Beweis erbringen, dass alle anderen Chargenteile nach den Vorgaben des OEMs montiert wurden. Außerdem beinhaltet die Prozesskontrolle eine Zählfunktion, die dem Nutzer die Freigabe für das Bauteil erst nach der Verarbeitung aller Verbindungselemente erteilt.

Die Prozesskontrollsysteme stehen für pneumatische und elektrische Verarbeitungsgeräte zur Verfügung. Bei den mit Druckluft betriebenen Maschinen ermöglicht das modulare System eine Adaption auf eine Vielzahl an Geräten. Dazu muss ein separates Datenkabel mitgeführt und mit einer Auswertesoftware verbunden werden. Im Fehlerfall wird dem Werker ein optisches oder akustisches Signal angezeigt. Je nach Komplexität oder Sicherheitsstufe der Verbindung kann im Zweifelsfall auch die komplette Anlage abgeschaltet werden. Im Bereich der akkubetriebenen Maschinen findet die Auswertung komplett intern statt. Die Geräte sind auf dem neusten Stand der Technik und mit WLAN-Modulen sowie Barcode-Scannern ausgestattet. Dadurch ist ein autarkes Arbeiten problemlos möglich. Im Fehlerfall werden die Maschinen komplett gesperrt. Ein zusätzliches Feature: Mittels einer Integration in die Fertigungssoftware ist der Einsatz im Takt einer Linie möglich. Ist die geforderte Anzahl an Verbindungselementen verarbeitet, wird die Maschine automatisch gesperrt und erst im nächsten Zyklus wieder freigegeben.

Betrachtet man den Einsatzbereich von Automatisierungsanlagen in der Niet-Technik, kommt es dabei – neben der Zuführung der Verbindungselemente – vor allem auf das prozesssichere Fügen und Verbinden von Einzelbauteilen an. Hier kommt das Know-how von KVT-Fastening ins Spiel. Die Verbindungsspezialisten beraten Hersteller (OEM) und deren Zulieferer vor Ort, damit eine optimale Leistungsfähigkeit in der geforderten Verbindung sowohl aus technischer wie auch wirtschaftlicher Sicht geschaffen wird. Das Portfolio von KVT-Fastening beinhaltet nicht nur Einpressbefestiger, sondern auch die gesamte Blindniet- und Verschlusstechnik bis hin zu Gewindeträgern für Kunststoffe und Leichtmetalle. Für all diese unterschiedlichen Verbindungstechniken stehen dem Anwender manuelle Verarbeitungsmaschinen bis hin zu vollautomatischen Anlagen zur Wahl. Sollten die Standardlösungen einmal nicht den Anforderungen des Kunden genügen, werden zeitnah maßgeschneiderte Sonderanlagen entwickelt. Mit dem Logistikkonzept Bossard Smart Factory Logistics rundet KVT-Fastening sein gesamtheitliches Angebot ab. Dieses sorgt für eine sichere und bedarfsgerechte Versorgung mit B- und C-Teilen. Dazu wird der Bestand jedes Verbindungselements in der Produktion und im Lager über Waagen an den Behältern überwacht. Bei Unterschreitung eines Mindestwerts erfolgt eine automatische Nachbestellung. Produktionsunterbrechungen oder gar Ausfälle gehören damit der Vergangenheit an. bt