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Verbindungstechnik Clinchen Fünf Kfz-Teile mit einem einzigen Hub fügen

Redakteur: Peter Königsreuther

Mit dem effizienten und überwachbaren eclinch-Verfahren von TOX Pressotechnik werden mehrere Sicherungsboxen für den Kfz-Bereich in nur einem Step auf der Stromschiene fixiert.

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Das Unternehmen Knipping optimierte mithilfe der eclinch-Technologie von TOX Pressotechnik die Fertigung von Sicherungsboxen für Automobile. Hier, ins richtige Licht gerückt, erkennt die Kamera, ob die Sicherungen korrekt liegen.
Das Unternehmen Knipping optimierte mithilfe der eclinch-Technologie von TOX Pressotechnik die Fertigung von Sicherungsboxen für Automobile. Hier, ins richtige Licht gerückt, erkennt die Kamera, ob die Sicherungen korrekt liegen.
(Bild: TOX)

Autos funktionieren heute nur durch eine Vielzahl von Sensoren, Aktoren und Steuergeräten, sagt TOX Pressotechnik. Schließlich müssten Assistenz-, Unterhaltungs- und Klimasysteme auf Knopfdruck oder völlig automatisch agieren, um den Komfort und die Sicherheit beim Fahren zu gewährleisten. Jeden elektrischen Verbraucher an das jeweils erforderliche elektrischen Potenzial anzubinden, ist die Aufgabe der Hauptsicherungsbox, heißt es weiter.

Knipping Kunststofftechnik nun, ist Experte für diese technisch anspruchsvollen Kunststoff-Baugruppen, die meist aus Thermoplasten und Duromeren bestehen, die auch zum Teil auch Metallinserts tragen. Über 850 Mitarbeiter an sechs Standorten – vier in Deutschland sowie einer in Mexiko und in Ungarn – entwickeln und fertigen rund 1,4 Mrd. Kunststoffteile pro Jahr für die Automobil- und Elektroindustrie, betont Kipping. Seine Wurzeln hat Unternehmen in Gummersbach. Hier gründete 1959 Arnold Knipping die King Plastic GmbH, um Kunststoffverpackungen und Abdeckkäppchen für Schrauben herzustellen. Ab 1992 wuchs das Unternehmen durch Zukäufe und Werksgründungen stetig. In den Jahren 2015 und 2016 kamen schließlich die beiden Tochtergesellschaften im Ausland hinzu.

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Gut leitfähige Stromschiene mit Sicherung

Funktionaler Bestandteil dieser Sicherungsbox ist eine Stromschiene mit fünf Sicherungen – beides besteht aus hochleitfähigen Kupferblechen unterschiedlicher Dicke. Knipping befestigte die Sicherungen zuvor in zwei Arbeitsschritten: erst mussten die einzelnen Elemente gelocht und anschließend aufgeschraubt werden – sehr aufwendig, das beeinträchtigte den Stromfluss in der Fügestelle. Also suchte man nach einem effizienteren Verfahren, und wurde dabei auf das Know-how von TOX Pressotechnik aufmerksam, heißt es. „Das eclinchen basiert auf unserer bewährten Clinch-Technologie und hat unter anderem den Vorteil, dass die Leitfähigkeit im Fügepunkt erhalten bleibt und dass kein Hilfselement wie eine Schraube den Stromfluss behindert“, erklärt Stefan Zauner, technischer Vertrieb bei TOX Pressotechnik. Den bei diesem Press-Zieh-Vorgang blieben die Oberflächen und Materialstrukturen intakt, was den elektrischen Widerstand im Clinch-Punkt verringere.

„Wenn die Materialoberfläche nicht beschädigt wird, bleiben folglich auch Beschichtungen, beispielsweise zum Schutz vor Korrosion, intakt“, merkt Zauner an. Das Clinchen ist deshalb ein effizientes Fügeverfahren, um Bleche dauerhaft miteinander zu verbinden. Dabei sei es auch noch hoch flexibel in puncto Blechdicke, -güte und -oberfläche. Es könnten sowohl mehrere Lagen als auch unterschiedliche Werkstoffe zuverlässig miteinander verbunden werden. „Das eclinchen ist eine Variante des Clinchens mit ein paar Besonderheiten. So ist zum Beispiel die Wahl der Clinch-Punktform entscheidend, um eine dauerhaft leitfähige Verbindung zu schaffen“, ergänzt der technische Vertriebler.

„Wir kennen TOX Pressotechnik schon aus anderen Projekten. Als wir uns auf einer Messe intensiv unterhalten haben, wurden uns speziell die Vorteile des eclinchens noch bewusster“, erinner sich Jens Bauer, Leiter Anwendungstechnik bei der Knipping Kunststofftechnik GmbH. Das gab den Ausschlag für die Investition.

Clinchendes Kompaktsystem mit Kamera

Nach eingehender Beratung, im Rahmen derer etwa die Parameter und Anforderungen an die Prozessüberwachung abgestimmt wurden, orderte der Kunststoffspezialist eine TOX-Presse mit einem Werkzeug, das fünf TOX-Rundpunkte gleichzeitig setzen kann. Für den Antrieb sorgt das kompakte Kraftpaket vom Typ X-K, das bei 6 bar Druckluft eine maximale Presskraft von rund 320 kN aufbaut, wie es weiter heißt. Der Gesamthub erreicht laut Hersteller 200 mm – davon zählen 12 mm zum reinen Krafthub. Eine separate Werkzeugführung sei überflüssig, weil Knipping ein Pressengestell der CMB-Baureihe geordert habe. Dieses fertige TOX standardmäßig mit einem in Linearlagern geführten Werkzeugstößel. Die Ausladung liegt bei rund 150 mm.

„Die Qualitätsanforderungen sind im Automobilbau sehr hoch. Daher suchten wir ein System, das selbstständig den Prozess überwacht und dokumentiert“, erklärt Bauer. TOX Pressotechnik ergänzte die Presse deshalb um eine Kamera sowie die Prozessüberwachung CEP 400T, die speziell für das Clinch-Verfahren entwickelt wurde.

Kamerakontrolle sichert zusätzlich die elektrische Leitfähigkeit

Die Kamera überprüft das X-Maß, also die Restbodendicke im Clinchpunkt, und dokumentiert die dazu erforderlichen Kraft-Prozess-Kennlinien. Durch die X-Kontrolle sowie mithilfe der Presskraft könnten auch Aussagen über die Werkstoffart und die richtige Werkzeugkombination, die Blechfestigkeit sowie -dicke und -anzahl getroffen werden. Es gibt auch eine Meldung, wenn ein Blech fehlt oder eine sonstige Störung vorliegt. „Damit ist auch die Leitfähigkeit jeder elektrischen Verbindung gesichert und dokumentiert – zerstörungsfrei, und während des Prozesses“, betont Zauner.

Die Kamera mit Farberkennung überwacht schon vor dem Clinchen die Lage, Farbe und Typen der verschiedenen Sicherungen. Erkenne sie ein fehlerhaftes Teil, bleibe die Presse geschlossen, bis sie der Bediener über einen Schlüsselschalter wieder freigebe. „So sind wir absolut sicher, nur einwandfreie Ergebnisse zu erhalten“, sagt der Leiter der Anwendungstechnik.

Dafür, dass der Prozess für Knipping sicher funktioniert, sorgt TOX auch durch die Vorarbeiten im hauseigenen Labor. „Hier ermitteln wir die effektivste Variante, führen Vorversuche mit den bereitgestellten Mustern durch und überprüfen die Probeteile“, erklärt Zauner. Parameter, wie die notwendige Presskraft oder die richtige Werkzeugkombination, werden ebenfalls bestimmt und dokumentiert.

Das neue Verbindungsverfahren arbeitet nun deutlich effektiver, und die kompakte Anlage überwacht schon während des Produktionsprozesses die Komponenten zu 100 % sowie störungsfrei, sagt Bauer.

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