#4 | 2020
SYN] Magazin
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Wenn’s mal eng wird – Stanznieten auf schmalen Flanschen

Beim Stanznieten im Karosserierohbau war bisher eine gewisse Mindestbreite der Flansche wichtig, um eine stabile Fügeverbindung zu erzeugen. Doch Leichtbau und modernes Fahrzeugdesign führen dazu, dass Hersteller die Flansche schmäler machen. Mit den neuen Stanznietwerkzeugen von Atlas Copco ist das jetzt kein Problem mehr.

Im Karosserierohbau konzipieren Automobilhersteller die Aluminium- und Stahlbauteile so, dass durch das Umformen der Kanten zunächst ein Flansch entsteht. Mit Stanzniete oder sonstigen Fügeelementen werden die Teile dann fest miteinander verbunden. Der zunehmende Einsatz von Aluminium in der Automobilfertigung hat in den vergangenen Jahren zu einer Verbreitung dieser Flansche geführt. Denn Aluminium ist im Vergleich zu Stahl spröder und hat einen größeren Biegeradius. Auch die Erhöhung der Steifigkeit und Festigkeit von Trägern ist eine zentrale Konstruktionsanforderung. 

Das Stanznieten ist eine der wichtigsten mechanischen Fügetechnologien im Karosseriebau. Doch damit ein Stanzniet verschiedene Materialschichten stabil miteinander verbinden kann, muss er in ausreichender Entfernung zum Rand gesetzt werden. Je weiter die Mittellinie eines Niets vom Flanschrand entfernt ist, desto höher ist die Scher- und Schälfestigkeit. Ist der Flansch zu schmal, kann es passieren, dass Niete beim Fügeprozess zu nah am Rand platziert werden.

Schmale Flansche gefragt

Seit einiger Zeit setzen die Hersteller wieder vermehrt auf schmale Flansche, etwa um bei der Montage das Fahrzeuginnere besser zu erreichen und die Einstiege des Autos vergrößern zu können. Außerdem haben schmalere Flansche den Vorteil, dass verglaste Flächen und Fensterrahmen vergrößert werden können, was ein zeitgemäßes Fahrzeugdesign ermöglicht. Darüber hinaus kann die Flanschreduktion einen Beitrag dazu leisten, die Treibstoffeffizienz von Fahrzeugen durch Leichtbau zu verbessern. Die Verkleinerung eines Flansches kann bereits bei wenigen Millimetern über die gesamte Länge der Karosserie das Gesamtgewicht des Fahrzeugs erheblich verringern. 




Die Lösung: Geringere Werkzeugmaße

Die Mundstücke herkömmlicher Stanznietwerkzeuge enthalten abgefederte Kugeln, welche den Stanzniet beim Setzen zentrieren und stützen. Der Durchmesser des Mundstücks muss daher ausreichend groß sein, um diese Komponenten aufnehmen zu können. Das setzt wiederum eine gewisse Mindestbreite des Flansches voraus. Atlas Copco hat daher ein neues Mundstückdesign speziell für schmale Flansche entwickelt. Es reduziert bei gleicher Nietgröße den Außendurchmesser des Mundstücks, stützt den Nietkopf dabei aber weiter effektiv für ein sauberes und präzises Fügeergebnis. Durch das zum Patent angemeldeten Design mit einer Anordnung von Kugelkalotten aus Federstahl wird der Gesamtaufbau des Mundstücks insgesamt kompakter. So können die Flansche um mehr als 20 Prozent schmäler sein und ermöglichen trotzdem eine prozesssichere Stanznietverbindung. Die neuen schmalen Mundstücke bieten den Kunden mehr Spielraum bei Einbau- und Beschnitt-Toleranzen. Bei herkömmlich breiten Flanschen lassen sich Niete näher am Biegeradius positionieren. Das verbessert die Scher- und Schälfestigkeit.