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MultiMaterial-Welding von KVT-Fastening für prozesssicheres Setzen

Befestiger für Leichtbau
MultiMaterial-Welding von KVT-Fastening überwindet Designgrenzen

Leichtbau- und Mischmaterialien bieten Designern und Konstrukteuren neue und faszinierende Möglich-keiten. Umso ernüchternder sind jedoch oft die Grenzen, die ihnen durch die Verwendung herkömmlicher Befestigungsverfahren gesetzt werden. Mit MultiMaterial-Welding der KVT-Fastening GmbH steht nun eine Technologieplattform zur Verfügung, mit der sich die Potenziale dieser Werkstoffe weiter ausreizen lassen.

Christian Busch, Business Development, KVT-Fastening Deutschland GmbH, Illerrieden

Inhaltsverzeichnis

1. Prozesssicher verbinden in wenigen Sekunden
2. Aktuelle MM-W-Befestigungsvarianten
3. Metallische InWWerse Disc weitet Spielräume aus
4. KI gewährleistet Prozesssicherheit

 

Produkte in Leichtbauweise liegen industrieweit im Trend. Die dafür verwendeten Leichtbau- und Mischmaterialien bieten eine hohe Festigkeit bei gleichzeitig geringem Gewicht, stellen jedoch hinsichtlich der Verbindungstechnik eine Herausforderung dar. Denn traditionelle Befestigungsverfahren basieren auf dem Prinzip von soliden Werkstoffen, die miteinander verbunden werden sollen. Der Aufbau von modernen Faserverbundstoffen, Sandwichplatten und Leichtbaumaterialien ist jedoch vielfach poröse. Die vorhandenen Hohlräume in diesen Materialien – und damit die im Vergleich zu herkömmlichen Werkstoffen „fehlende“ solide Masse – erschweren oder verhindern oft den Einsatz traditioneller Verbindungssysteme. Denn über die relativ kleinen Kontaktflächen von Verbinder zu Komponente oder Bauteil können keine größeren, tragfähigen Lasten übertragen werden. Wird ein Vorloch benötigt, beeinträchtigt dieses nicht nur die Optik. Darüber hinaus besteht das Risiko einer Materialschwächung. Beim Einsatz von Klebeverfahren müssen die dafür benötigten Komponenten im Vorfeld richtig gelagert und im passenden Temperaturbereich angewendet werden. Selbst dann ist aufgrund der nicht immer optimalen Oberflächeneigenschaften die Prozesssicherheit limitiert. Bei fast allen Verfahren fallen darüber hinaus im Nachgang jeweils noch Zeiten für das Aushärten, Abkühlen oder die Reinigung an.

Prozesssicher verbinden in wenigen Sekunden

Mit MultiMaterial-Welding (MM-W) der KVT-Fastening Deutschland GmbH in Illerrieden steht nun eine Technologieplattform für unterschiedliche Verfahren zur Verfügung, die ein prozesssicheres Setzen tragfähiger Befestiger in geschäumten, porösen und Wabenkern-Werkstoffen sowie deren Verbindung mit metallischen und Kunststoff-Elementen erlauben – sekundenschnell und ohne Aushärte- oder Abkühlzeiten. MM-W wurde von der MultiMaterial-Welding AG entwickelt, patentiert und der KVT-Fastening Mutter Bossard unterlizenziert. Die Technologie verfolgt einen komplett anderen Ansatz, um die Anforderungen der Verbindungstechnik von heute und morgen zu erfüllen: Sie basiert auf dem Funktionsprinzip der partiellen Verschmelzung von thermoplastischen Elementen über Ultraschallenergie mit Strukturen, die den Formschluss herstellen. Innerhalb weniger Sekunden lässt sich damit über die Kapillare der Schmelze der poröse Kern eines Bauteils ideal füllen. Daraus resultiert eine stabile Halteverankerung mit größerem Volumen und größerer Fläche. Das zur Schmelze vorgesehene thermoplastische Element wird dazu entweder direkt in den Verbinder oder das Werkstück integriert.

Aktuelle MM-W-Befestigungsvarianten

Der LiteWWeight-Pin-Standard ist die erste im Serieneinsatz befindliche Lösung speziell für polyurethangeschäumte Leichtbauwerkstoffe mit Wabenkernen. Er wird in kundenindividuellen Ausführungen in der Automobil/-Lkw-Serienfertigung unter anderem für Ladeflächen, Hutablagen und Dachkonstruktionen eingesetzt. Die Pin-Varianten bieten hochfeste Verbindungen mit Auszugskräften von mehr als 800N. Da die Montage ohne Vorbohren von einer Seite aus erfolgt, ergeben sich keine optischen und funktionalen Beeinträchtigungen der Werkstücke. Bei einer vorherigen Integration des LiteWWeight-Pins in ein Scharnier, eine Innenleuchte oder Halterung entfallen darüber hinaus ansonsten nötige Standardverbinder wie Schrauben, Unterlegscheiben und Muttern. Die Montage erfolgt innerhalb einer Sekunde und ist nicht beschränkt auf rotationssymmetrische Geometrien.

Für die Fixierung von Faserverbundwerkstoffen und Textilien steht die LiteWWeight-Lotus-Technologie zur Verfügung. Damit lassen sich in einem Arbeitsgang auch dünne Bleche bis zu einer Stärke von 0,7 mm ohne Vorbohren durchstechen und verbinden. Das erlaubt die Herstellung von multifunktionalen Bauteilen, wie etwa wasserabweisenden Radlaufschalen mit einem Vlies zur Geräuschdämmung oder Unterbodenverkleidungen mit integrierten Alublechen zum Schutz vor Hitzeeinwirkungen.

Metallische InWWerse Disc weitet Spielräume aus

Mit der metallischen InWWerse Disc weiten Designer und Konstrukteure ihre gestalterischen sowie funktionalen Spielräume auf Werkstoffe aus, die sich ansonsten nicht miteinander kombinieren lassen. Denn diese MM-W-Variante ermöglicht Verbindungen zwischen zwei nicht schweißbaren Polymerteilen (wie Polypropylen auf PC ABS) oder von Metall auf Kunststoff. Die Besonderheit dabei: Aufgrund der geringen Eindringtiefe von weniger als einem Millimeter werden Verzerrungen der Class-A-Oberfläche vermieden. Bei herkömmlichen Schweißverfahren muss dafür eine Wandstärke von ca. 3 mm berücksichtigt werden. Falls das nicht möglich ist, bleibt nur die Möglichkeit der Verklebung – mit den bereits genannten Nachteilen hinsichtlich der Vor- und Nachbearbeitung sowie richtigen Komponentenlagerung.

Ein aktuelles Anwendungsbeispiel für InWWerse Disc ist ein Parking-Distance-Control-Sensor, der in der Fertigung bislang mit der Stoßstange verklebt bzw. herkömmlich verschweißt wurde. MM-W mit InWWerse Disc stellt hier nicht nur die sofortige Festigkeit des Bauteils her, die Integration in die bestehende Automatisierung und Montageabläufe erfordert zudem keine zusätzlichen Investitionen. Weitere deutliche Einsparungen hinsichtlich Kosten und Gewicht ergeben sich daraus, dass dank InWWerse Disc die Wandstärke der Stoßfänger vorne und hinten auf 2,5 mm reduziert werden konnte.

KI gewährleistet Prozesssicherheit

Der Einsatz der MultiMaterial-Welding-Technologie wird von einem Toolset an SmartSolutions zur Kontrolle der Prozessqualität unterstützt. Dieses basiert im Kern auf einer künstlichen Intelligenz, die bei jedem Schweißvorgang („Weld“) automatisiert mehrere Tausend Datenpunkte in einer Datenbank erfasst und dokumentiert. Basierend auf intelligenten Algorithmen bieten diese wertvolle Einblicke und Informationen zum Prozess an sich, der Qualität des Werkstoffs, der Verbindung und zum Substratmaterial. Daraus wird einerseits direkt nach dem Einschweißvorgang ersichtlich, ob dieser erfolgreich war. Die Ergebnisse lassen zudem Rückschlüsse auf die Qualität des aktuellen Bauteils bzw. der kompletten Charge zu. „Schlechte“ Bauteile können automatisiert aussortiert werden und teure sowie aufwändige Zerstörungsprüfungen („destructive testing“) entfallen. SmartSolutions adressiert damit punktgenau die ansteigenden Anforderungen für Industrie 4.0 und ermöglicht Kunden auf diesem Wege massive Kosteneinsparungen und Qualitätsverbesserungen. bt

www.kvt-fastening.de

Mehr Informationen im Video zur MultiMaterial-Welding-Technologie:

hier.pro/yJTAE

Kontakt:

KVT-Fastening GmbH
Max-Eyth-Str. 14
89186 Illerrieden
Tel.: 07306 782-0
info-DE@kvt-fastening.com


„Potenziale von Leichtbau- und Mischmaterialien ausreizen“




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