#2 | 2019
SYN] Magazin
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Kraftprotz mit Gefühl

Das Fließlochschrauben fügt unterschiedliche Materialien schnell und sicher. Damit gewinnt die Technologie vor allem im Automobil-Rohbau an Bedeutung. Ein komplexes Zusammenspiel der Kräfte.

Leichtbau, Multimaterialdesign und Elektromobilität erfordern zunehmend das Fügen von mehreren unterschiedlichen Materialien, etwa Aluminium, ultrahochfeste Stähle, Gussteile, Kohlefaser und Kunststoffe. Häufig wird dabei das Kleben mit anderen mechanischen Fügeverfahren kombiniert, um die dynamische Verbindungsstärke und Korrosionsbeständigkeit zu erhöhen. Mechanische Verfahren wie Clinchen oder Stanznieten benötigen dabei zweiseitige Zugänglichkeit, um einen Gegendruck erzeugen zu können. Doch gerade das wird bei komplexen Karosserien im Produktionsprozess zur Herausforderung.

Fließender Prozess

Die Lösung heißt Fließlochschrauben. Eine Technologie, die mehrere Schichten unterschiedlichster Materialen in einem Zug verbinden kann – ohne Vorloch und bei einseitiger Zugänglichkeit. Der Begriff Fließlochschrauben ist dabei nicht ganz zutreffend, wie ein genauer Blick auf den Fügeprozess zeigt. Ein spezielles Fügeelement, die sogenannte Fließlochschraube, wird dabei zunächst auf dem Werkstück positioniert und mit hoher Drehzahl rotiert. Das Material erwärmt sich. Dann presst das Fügewerkzeug das Element mit einer hohen Drehzahl und hoher Prozesskraft durch die Materialschichten. Drehzahl und Kraft werden wieder reduziert und das Element formt ein Gewinde. Erst im letzten Schritt wird die Fließlochschraube festgezogen. Das alles passiert innerhalb von nur 1,5 bis 2 Sekunden.

Feines Zusammenspiel

Drehzahlen von bis zu 9.000 Umdrehungen pro Minute, bis zu 3.000 Newton Prozesskraft und eine Niederhaltekraft von bis zu 1.400 Newton – beim Fließlochschrauben sind große Kräfte am Werk. Das Entscheidende ist allerdings ein fein abgestimmtes Zusammenspiel. Die Parameter müssen genau auf die zu fügende Werkstoffkombination und die Rahmenbedingungen abgestimmt sein. Hochfester Stahl benötigt eine geringere Drehzahl und eine hohe Fügekraft, damit sich das Material nicht zu stark erhitzt. Aluminium ist duktiler und erfordert daher hohe Drehzahlen, aber weniger Kraft. Schweißpunkte neben der Fügestelle oder Klebstoffapplikationen beeinflussen den Prozess zusätzlich, was mit berücksichtigt werden muss.

Das prozesssichere Fügen mit Fließlochschrauben benötigt also viel Erfahrung und Fingerspitzengefühl. Dann ist die Technologie ein echter Problemlöser für die Großserienproduktion im Automobil-Rohbau. Auch bei der Batteriemontage kommt sie zunehmend zum Einsatz, um die Abdeckung zu befestigen. Denn die Verbindung stellt nicht nur die elektrische Isolation sicher, sondern ist auch wieder lösbar, was im Servicefall ein großer Vorteil ist.

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