Das Clinchen mit dem universell anwendbaren Tox-Rund-Punkt-Verfahren verbindet metallische Werkstoffe flexibel bis zu Gesamtblechdicken von 18 mm. Das ermöglicht den Einsatz des wirtschaftlichen Verfahrens in Anwendungsbereichen wie dem Maschinen-, Schiffs-, Stahl- und Schienenbau.
Die Autorin: Stefanie Reich, Wissensmanagement, Tox Pressotechnik, Weingarten
Auf der vergangenen Messe Blechexpo/Schweisstec stellte das Fraunhofer Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU), Dresden, „Forschungsnews aus der Welt der energie- und ressourceneffizienten Blechbearbeitung“ vor. Ein Schwerpunkt-Thema war dabei das „Dickblech-Clinchen“, das den Blech verarbeitenden Unternehmen neue Möglichkeiten hinsichtlich leistungsgerechter Auslegung, Konstruktion, Teilefertigung und Komplettmontage von Blechbaugruppen bietet. Vom Fraunhofer IWU wurde das Projekt „Clinchen von Stahl- und Aluminiumblechen größerer Dicke“ (Forschungsbericht Nr. 352 / AiF-Nr. 16290BR) gemeinsam mit der Europäischen Forschungsgesellschaft für Blechverarbeitung e. V. sowie Partnern aus der Industrie realisiert. Das Projekt beleuchtet sowohl fertigungstechnische als auch Produktionseffizienz- und Materialressourcen-Aspekte beim Clinchen von Einzelblechdicken größer 4 mm. Einen wichtigen Part im projektbegleitenden Ausschuss wie auch als Impulsgeber und Werkzeug-Lieferant nahm dabei Tox Pressotechnik ein. Das süddeutsche Technologie-Unternehmen ist im Bereich des Clinchens von Blechen, seit der Erstvorstellung des patentierten Tox-Rund-Punkt-Verfahrens vor knapp 30 Jahren, weltweit führend und hat dieses universell-flexible Verfahren ständig weiterentwickelt.
Mechanische Kaltumformung vs. thermisches Fügen
Beim Tox-Clinchen handelt es sich um ein rein mechanisches Verfahren, mit dem Bleche gleicher oder unterschiedlicher Dicken sowie Bleche aus gleichen oder auch verschiedenen Werkstoffen absolut form- und kraftschlüssig miteinander verbunden werden. Außerdem ist es möglich, beschichtete oder lackierte Bleche miteinander zu verbinden. Dabei können zwischen die Bleche Folien oder Dämmmaterialien gelegt werden. Die Verbindungsqualität ist so hoch, dass im Automobil- und Fahrzeugbau selbst crashrelevante Bauteile bzw. Baugruppen mittels Tox-Rund-Punkt sicher miteinander verbunden werden.
Heute gibt es allein im Automotive-Segment weit über 200 Anwendungen, und zwar an allen denkbaren Bauteilen und Baugruppen im Karosserie-, Ausstattungs- oder Interieur-Bereich. Weitere Anwendungssegmente sind Weißwarenindustrie, Gehäuse-, Geräte-, Apparate- und Maschinenbau, Klima-/Lüftungs- und Elektrotechnik-/Elektronikindustrie. Tox Pressotechnik hat große Technik-, Verfahrens-, Tools- und Prozess-Erfahrung, die sich von Tox-Rund-Punkt-Verbindungen im Durchmesserbereich ab 1,5 mm bis zum 26-mm-Punkt-Durchmesser erstreckt. Dabei können, in Abhängigkeit des Werkstoffs und der Dicke, die einzelnen zu verbindenden Blechdicken zwischen 0,1 und 11 mm betragen, und es lassen sich zwei bis vier Bleche miteinander verbinden. In Bezug auf Ressourcenschonung und Leichtbau bietet das Tox-Clinchen den Vorteil, dass auch hochfeste Spezialstahlbleche und Hybridverbindungen (Stahlblech, Klebstoff, Alublech) produktionstechnisch problemlos und in hoher reproduzierbarer Verbindungsqualität verbunden werden können.
Mehrfaches Substitutionspotenzial
Im erwähnten Forschungsprojekt des Fraunhofer IWU zeichnete das Unternehmen aus Weingarten für die Herstellung der Clinch-Werkzeuge verantwortlich und begleitete das Projekt technisch in allen Phasen. In enger Zusammenarbeit mit seinen Technologen gelang es, die Werkzeuge und die Prozess-Parameter am IWU mittels FEM-Berechnungen so zu gestalten, dass nunmehr auch Stahlbleche mit Gesamtdicken bis 18 mm durch Clinchen prozesssicher verbunden bzw. gefügt werden können. Somit wird ein Einsatz des wirtschaftlichen Clinchens in neuen Anwendungsbereichen wie dem Maschinen-, Schiffs-, Stahl- und Schienenbau ermöglicht.
Ein weiterer großer Vorteil des Tox-Rund-Punkt-Verfahrens betrifft die gesamte Produktionstechnik inklusive Equipment. Denn im Vergleich zu anderen mechanischen Verbindungen wie Schrauben oder Nieten sind beim Clinchen keine mechanischen Vorarbeiten wie Bohren, Stanzen, Senken erforderlich, und das Verfahren benötigt kein Hilfsfügeelement. Des Weiteren sind keine Zusatzwerkstoffe erforderlich, welche beim thermischen Verbinden durch Schweißen und Hartlöten bzw. Löten nötig sind. Darüber hinaus entfallen hohe Energieaufwendungen, wie sie beim Schweißen anfallen. Mit dem Übertragen des Clinchens vom Anwendungsbereich Dünnbleche in den Anwendungsbereich Dickbleche lassen sich zum einen Materialien und Verbindungsverfahren und zum anderen Prozesse und das Prozessequipment durchgängig substituieren. Das Dickblech-Clinchen erschließt neue Anwendungsfelder und trägt durch Ressourcenschonung und Energieeinsparung sowie Effizienzsteigerung wirkungsvoll sowohl zur Kosten- und Umweltentlastung als auch zur Produktivitäts- und Wirtschaftlichkeitssteigerung bei. I
Quelle: EFB-Forschungsbericht Nr. 352 „Clinchen von Stahl- und Aluminiumblechen größerer Dicke“ (Reimund Neugebauer, ‚Markus Israel), Europäische Forschungsgesellschaft für Blechverarbeitung e.V., Hannover
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