#3 | 2019
SYN] Magazin
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Entwicklungshelfer für Leichtbau und Elektromobilität

Das Stanznieten im Automobilbau ist auf dem Vormarsch. Die Fügeexperten Michael Bettin und Sinan Sirmagül erklären die Vorteile und was es braucht, um die Technologie erfolgreich einzusetzen.

Für welche Fügeaufgaben eignet sich die Stanzniettechnologie?

Michael Bettin: „Das Stanznieten hat sich bereits seit vielen Jahren als Fügetechnik in der Automobil- und Zulieferindustrie etabliert. Neben artenreinen zwei- oder mehrlagigen Verbindungen aus Aluminium oder Stahl eignet sich die Technologie hervorragend für Mischverbindungen aus Aluminium, hochfesten Stählen, Guss, Stangenpressprofilen oder teilweise auch Komposit-Kunststoffen. Je nach Fügeaufgabe haben sich auch Hybridverbindungen von Nieten in Kombination mit Strukturklebstoffen bewährt.”

Sinan Sirmagül: „Gefügt wird hauptsächlich im Rohbau, bei Strukturkomponenten und Anbauteilen. Auch im Bereich der Elektromobilität ist das Stanznieten auf dem Vormarsch, etwa bei der Herstellung von Batteriekästen, einzelnen Modulen und beim Einbau der Batterie in die Karosse. Die Batterie ist einer der wichtigsten strukturellen Bestandteile des Elektroautos – daher kommt dem Fügen hier eine besondere Bedeutung zu.” 

Was sind die Vorteile des Stanznietens gegenüber konventionellen Fügetechnologien?

Sinan Sirmagül: „Das Stanznieten ist eine mechanische, kalte Fügetechnik, die eine kraft- und formschlüssige Entwicklungshelfer für Leichtbau und Elektromobilität Verbindung erzeugt. Im Gegensatz zum Schweißen wird das Gefüge des Materials nicht verändert und im Prozess wird keine Hitze eingebracht. Das hat große Vorteile – zum Beispiel bei der Herstellung von Batteriemodulen. Die sensiblen Zellenstapel können durch Schweißspritzer beschädigt werden – beim Stanznieten entfällt diese Gefahr vollständig. Auch die Batteriegehäuse lassen sich in Kombination mit Kleb- und Dichtstoffen hervorragend mediendicht vernieten. Das wirkt sich positiv auf die Gesamtlebensdauer und die Performance der Batterie aus. In Verbindung mit dem Kleben lassen sich Eigenschaften wie dynamische Stabilität, die Gesamtsteifigkeit und die Energieaufnahme im Crashfall sowie der Korrosionsschutz verbessern.” 

Leichtbau und Elektromobilität sind die großen Trends im Automobilbau. Was bedeutet das für das Fügen?

Michael Bettin: „Beim Leichtbau geht es darum, Gewicht zu sparen bei gleicher oder verbesserter Crashsicherheit. Das heißt, die Materialien werden dünner und fester. Die Materialien haben aber verschiedene Eigenschaften. Ultrahochfeste Stähle mit leichtem, aber sprödem Aluminium sicher zu verbinden, erfordert sehr viel Know-how. Wir können für fast jede Kombination von Materialien und Materialstärken einen passenden Niet anbieten oder entwickeln. Damit macht das Stanznieten neuartige Verbindungen überhaupt erst möglich und ist eine Art Entwicklungshelfer im Leichtbau.”

Wie unterscheiden sich die Niete voneinander?

Sinan Sirmagül: „Neben unterschiedlichen Längen und Durchmessern kommt es vor allem auf die Nietgeometrie an. Sie muss exakt auf die zu fügende Materialkombination abgestimmt sein. Unser neuer BG-Niet hat beispielsweise einen stärkeren Schaft mit spezieller Beschichtung und ist damit optimal ausgelegt für Verbindungen mit ultrahochfesten Stählen. Der A-Niet ist ein kurzer Niet mit scharfen Kanten und wurde für besonders dünne Aluminiumbleche konstruiert. Innovativ ist auch der T-Niet: ein Hohlstanzniet für bis zu vier Aluminiumschichten, der es dem Material erlaubt, im Niet nach oben zu entweichen. Aktuell entwickeln wir spezielle Niete für schmale Flansche – im Leichtbau ein großes Thema.”

Michael Bettin: „Wir bieten das umfangreichste Portfolio an Stanznieten und produzieren rund 4,5 Milliarden Stück pro Jahr. Unsere beiden Produktionsstandorte in den USA und Großbritannien haben sogar eine Fertigungskapazität von bis zu 10 Milliarden Stück pro Jahr. Wir fertigen jeden einzelnen Niet komplett in-house aus einem speziellen, von uns spezifizierten Draht – vom Kaltschlagen über diverse Reinigungsprozesse und die Wärmebehandlung bis hin zur Beschichtung. Alle Niete werden mit einem Kamerasystem zu 100 Prozent optisch überprüft und sortiert, bevor sie dann je nach Kundenwunsch entsprechend verpackt werden.” 

Immer mehr Materialkombinationen, immer mehr unterschiedliche Nietvarianten – wie kann die Systemtechnik da Schritt halten?

Sinan Sirmagül: „Die Systemtechnik muss in der Lage sein, immer mehr Fügevarianten herstellen zu können. Die Henrob-Systeme von Atlas Copco können grundsätzlich alle Niettypen eines Durchmessers verarbeiten. Ein neuer Niet bedeutet also nicht automatisch ein neues System. Hinzu kommt die Matrize, die auf die Materialkombination und auf den Niet abgestimmt sein muss. Mit Unity haben wir eine neue Stanznietplattform auf den Markt gebracht, die unseren Kunden noch mehr Flexibilität bietet. Das System kann unterschiedliche Niete und Matrizen in ein und demselben System verarbeiten. Damit sind Hersteller für neue Designs und Materialien bestens gerüstet.”

Michael Bettin: „Unity bietet insbesondere für global agierende Hersteller große Vorteile. Sie können weltweit mit der gleichen Systemtechnik und Datenarchitektur arbeiten, aber trotzdem marktspezifische Anpassungen vornehmen. Gerade bei der Nietzuführung gibt es große Unterschiede. In Europa wird eher die lose Zuführung als „Blowfeed“ oder über Nietbehälter bzw. Poka-Yoke-Flaschen und Magazinlösungen bevorzugt. Kunden in den USA nutzen vornehmlich Bandzuführung. Dennoch sind Systemkomponenten und Daten global kompatibel – die Basis für Industrie 4.0.”

Was unterscheidet Atlas Copco von anderen Anbietern von Stanznietsystemen?

Sinan Sirmagül: „Wir arbeiten bereits in der frühen Designphase eng mit unseren Kunden zusammen. In unseren weltweiten Innovationszentren ermitteln und testen wir nicht nur die passende Niet- und Matrizenkombination für die jeweilige Anwendung, sondern auch den optimalen Fügeprozess. Die einzelnen Systemkomponenten – etwa der C-Rahmen, das Setzwerkzeug, die Nietzuführung und die Systemoptionen werden genau auf die Anforderungen des Kunden ausgelegt. Das ist extrem wichtig, um später einen sicheren Prozess mit einer hohen, wiederholgenauen Fügequalität zu bekommen.”

Michael Bettin: „Mit 16 Kundenzentren sind wir global präsent, um unsere Kunden vor Ort von der Entwicklung bis zum Service zu unterstützen. Neben dem Stanznieten bieten wir auch Lösungen für das Kleben und das Fließlochschrauben aus einer Hand. Wenn es etwa darum geht, Kleben und Nieten zu kombinieren, entwickeln wir auch gleich das passende Klebeapplikationsmuster. Wir sind Experten für das Fügen – unabhängig von der Methode.”


Erfahren Sie mehr über die Henrob-Stanznietlösungen von Atlas Copco