Stanznieten: Mechanisch hochfeste Verbindung gleicher und kombinierter Werkstoffe

Keine Materialfrage

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Erst durch eine geeignete Verbindung wird ein Bauteil als Ganzes seinen Anforderungen gerecht: Per Stanznieten lassen sich unterschiedliche Werkstoffe in Kombination genau so fügen wie mehrlagige Verbindungen, höherfester Stähle, beschichtete Werkstoffe und Sandwichmaterialien.

Der Autor Dipl. Wirt.-Ing. Ralf Pilgrim ist Geschäftsführer der Henrob GmbH, Herford

Die Vielfalt neuer Werkstoffe und Oberflächen sowie deren optimale Kombination schafft neue Herausforderungen für Konstruktion und Fertigung. Dabei spielt die Fügetechnik eine wesentliche Rolle, denn mit ihr wird ein Bauteil als Ganzes den Anforderungen gerecht. Eine Vielzahl an Fügeverfahren macht die Entscheidung nicht immer leicht, denn neben der „optimalen“ Lösung für die konkrete Anwendung sind auch Eigenschaften wie Flexibilität, Prozesssicherheit, Automatisierbarkeit, Umweltverträglichkeit und Wirtschaftlichkeit von Bedeutung. Die Stanzniettechnik deckt branchenübergreifend viele Anwendungen ab.
Das Verfahren
Nietverbindungen entstehen, indem Nietelemente in vorgestanzte oder -gebohrte Löcher der zu verbindenden Bauteile gesteckt werden, um dann gestaucht (Vollniet) oder gezogen (Blindniet) zu werden.
Beim Stanznieten erübrigt sich ein „Übereinanderbringen von Lochbildern“. Der Niet selbst schafft die Verbindung, indem er zunächst die oberen Werkstücklagen durchstanzt und sich dann in der unteren Lage spreizt. Voraussetzung ist beidseitige Zugänglichkeit sowie ausreichende Duktilität der Bauteile im Bereich der Fügestelle. Die korrekte Auswahl der Systemkomponenten und Parameter wie Nietgeometrie und -härte, Matrizenausbildung und Fügekraft in Kombination mit den Werkstückeigenschaften führt zur optimalen Verbindung mit hoher statischer und dynamischer Festigkeit.
Viele Stanznietgeometrien sowie unterschiedliche Härten und Oberflächen bieten umfangreiche Einsatzmöglichkeiten.
Die Systemtechnik
Fügekräfte bis 60 kN sind notwendig, um den Stanzniet in das Material einzubringen. Dazu stehen hydraulisch oder elektrisch betriebene Systeme zur Verfügung.
Hydraulische Antriebe bieten sich dort an, wo Fügewerkzeuge handgeführt werden. Sie gibt es doppeltwirkend (hydraulisch angetriebener Vor- und Rückhub des Zylinders) und doppeltwirkend mit integriertem einstellbaren Niederhalter. Letzterer sorgt insbesondere bei dünnen Werkstoffen und Alu für sehr gute Fügeergebnisse.
Der Elektroantrieb gilt als „sauber“; das Docken über Wechselsysteme ist einfach und steuerungstechnische Parameter lassen sich leicht implementieren.
Antriebsabhängig stehen unterschiedliche Hübe und Abmessungen zur Verfügung. Verschiedene Nietfördermechanismen zum Verarbeiten von magazinierten oder losen Stanzniete sprechen für die Vielfältigkeit des Verfahrens.
Henrob legt die Systeme grundsätzlich mit integrierter Steuerung aus. Kundenlösungen bezogen auf integrierte Steuerungskomponenten sind möglich, ebenso die Integration der Steuerungsaufgabe der Stanznietkomponenten in übergeordnete Steuerungen. Erhältlich ist auch eine Prozessparameterüberwachung, welche die Qualitätsparameter zur Beurteilung und Dokumentation der Fügepunktqualität misst und diese statistisch auswertet. Dieses Modul bietet sich besonders für automatisierte Fügeaufgaben an.
Einsatzmöglichkeiten
Stanznieten zeichnet sich dadurch aus, dass unterschiedliche Werkstoffe in Kombination gefügt werden können. Mehrlagige Verbindungen sind ebenso möglich wie das Fügen höherfester Stähle, beschichteter Werkstoffe und Sandwichmaterialien.
Bei kleineren Serien bieten sich hydraulische, manuell gehandelte Setzwerkzeuge mit Gurtbandförderung der Stanzniete an. Bei hohem Automationsgrad und großen Stückzahlen eignen sich Systeme mit elektrischem Antrieb und loser Zuführung der Niete, auch kombiniert mit Werkzeugwechselsystemen am Roboter.
Anwendungen im Automobilbau, aber auch Produkte wie Aluminiumkoffer, Verkehrsschilder, Gehäuse, Lüfter, Silos, Transportbehälter, Garagentore, Anhänger oder Fertigbauten zeigen die vielen Einsatzmöglichkeiten.
Weitere Informationen
Stanznieten
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