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Ein Schuss genügt und der Bolzen sitzt

Fügetechnik: Bolzensetzen kommt ohne Vorlochen aus
Ein Schuss genügt und der Bolzen sitzt

In den Labors des Fügetechnik-Spezialisten Böllhoff entsteht eine neue, sehr effiziente Verbindungsmethode: das Bolzensetzen, bei dem die Bolzen ohne Vorlochen in die Materialpaarungen geschossen werden.

Den Anlass zum Entwickeln des Bolzensetzens gibt – wie so oft – der Automobilbau. In der Karosserie wächst der Anteil geschlossener Profile mit geringen Wanddicken und stellt damit hohe Anforderungen an die Verbindungstechnik: Zum einen sollen die häufig wärmebehandelten Profile wärmearm gefügt werden, damit die Werkstoffeigenschaften erhalten bleiben. Zum anderen sind die Teile in der Regel nur einseitig zugänglich. Hohe Niederhalte- und Fügekräften dürfen nicht auftreten, weil sie die oftmals durch Innenhochdruckumformen hergestellten Profile beeinträchtigen könnten. Außerdem wollen die Konstrukteure möglichst ohne Vorloch-Operationen auskommen, um die Kosten zu begrenzen.

Nach dem gegenwärtigem Stand der Technik kommt bei einseitiger Zugänglichkeit nur das Direktverschrauben und das Blindnieten in Frage. Beide Technologien erfordern jedoch ein Vorlochen von zumindest einem der Fügepartner und werden daher bei größeren Serien häufig vermieden.
Eine Lösung könnte das jetzt von der Böllhoff GmbH in Angriff genommene Bolzensetzen bringen, das die Bielefelder bereits in Leichtbau-Projekten mit Karmann und der Salzgitter AG erproben. Dabei wird die Fügeenergie auf ein nagelähnliches Hilfsfügeteil übertragen und dieses mit hoher Geschwindigkeit in die zu fügenden Blechteile eingetrieben.
Der detaillierte Verfahrensablauf: Beim Einschießen verdrängt der spitze Setzbolzen den Fügeteilwerkstoff, ohne dass ein Butzen entsteht. Während des Eindringens erfährt der Werkstoff eine starke lokale Temperaturerhöhung und ermöglicht dadurch höhere Umformgrade. Die Fügeteile müssen dabei über eine ausreichend hohe Wanddicke und Steifigkeit verfügen, damit sie den Eindringimpuls des Setzbolzens ohne große Verformungen aufnehmen können.
Das neue Fügeverfahren bietet sich vor allem für profilintensive Mischbauweisen an, bei denen die Fügeteile oft nur einseitig zugänglich sind. Nach ersten Angaben von Böllhoff soll es sich außerdem auch besonders für ultrahochfeste Werkstoffe mit Zugfestigkeiten von über 1000 MPa eignen, sogar bei mehrlagigen Verbindungen mit Gesamtdicken von bis zu 6 mm. Bestechend klingt die ins Auge gefasste Fügegeschwindigkeit: Die Spezialisten sprechen von Taktzeiten weit unter 1 s.
Den Angaben zufolge wird das Bolzensetzen sämtliche Anforderungen an sicherheitsrelevante Verbindungen erfüllen, wie sie etwa im Karosseriebau gestellt werden.
Generell gilt: Das Bolzensetzen wird sich überall dort einsetzen lassen, wo ein Fügen ohne Vorlochen bei einseitiger Zugänglichkeit gefordert ist. Metallische Werkstoffe und Kunststoffe können gefügt werden, auch in Kombination. Außerdem lässt sich die mechanische Fügemethode gut mit dem Kleben kombinieren.
Als Hersteller mechanischer Fügesysteme treibt Böllhoff die Entwicklung in Kooperation mit den Fahrzeugherstellern voran. Aus Sicht der Bielefelder Verbindungs-Spezialisten kommen mechanische Füge-Methoden insbesondere dann weiter zum Einsatz, wenn die thermischen Verfahren an ihre Grenzen stoßen, etwa bei Mischbauweisen oder bei thermisch empfindlichen Werkstoffen. Deren Einsatz hängt aber primär vom allseits als notwendig angesehenen Leichtbau ab. os
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