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Angepasste Fügewerkzeuge garantieren kurze Prozesszeiten

Die Flexibilität der Fügetechnologie erfordert kunden- und bauteilangepasste Systemtechnik. Hiermit ist die Firma Kist + Escherich bestens vertraut. Seit über 40 Jahren beschäftigt sie sich mit der Vermeidung elektrostatischer Ladungen und der Beseitigung von Oberflächenverunreinigungen in der industriellen Produktion. Durch die Ergänzung des Produktportfolios um die innovative Fügetechnik des thermischen Direktfügens können nun auch die der Reinigung nachgeschalteten Montageprozesse sowohl für Bestands- als auch Neukunden adressiert werden.

Das Herzstück dieser unter dem Namen „hyJOIN“ vermarkteten Systemtechnik ist das Fügewerkzeug mit integriertem Heizmodul. Das eingelegte Metallteil wird über elektromagnetische Wirbelströme lokal erwärmt. Dabei erweicht die am Metall anliegende Kunststoffschicht auf und benetzt die Metalloberfläche. Nach wenigen Sekunden Abkühlzeit ist das Bauteil vollständig belastbar.

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Um die Prozessperformance zu optimieren, werden durch Kist + Escherich geometrieangepasste Induktoren ausgelegt. Philipp Götze, Key Account Manager der „hyJOIN“-Fügetechnik bei Kist + Escherich erläutert: „Ein geringer Koppelabstand und die optimale Ausrichtung der Wirbelströme sind essenziell für kurze Fügezeiten“. So können beispielsweise kurzglasfaserverstärkte Polyamid-Bauteile mit Aluminiumdruckguss-Gehäusen innerhalb von zwei bis acht Sekunden verbunden werden.

Die schlüsselfertig lieferbare „hyJOIN“-Fügestation kann sowohl manuell als auch über Robotersysteme mit den zu fügenden Bauteilen bestückt werden. In Abhängigkeit der Baugruppengröße sowie des Fügebereiches werden dabei Generatorleistungen zwischen 15 bis 60 kW angeboten.

Ein Prozess ist nur so gut wie seine Qualitätssicherung

Nicht nur die hohe Verbindungsfestigkeit und extrem kurzen Fügezeiten prädestinieren den Prozess für die Serienfertigung. So bietet die „hyJOIN“-Systemtechnik die Möglichkeit, alle relevanten Prozessparameter in Echtzeit zu erfassen und auszuwerten. Dadurch können Bauteiltoleranzen und Veränderungen in der Zusammensetzung des Kunststoffes schnell erkannt und eine Ausschussfertigung verhindert werden. „Bis das Fügesystem aber selbständig lernt und nachregelt, ist noch intensive Forschungs- und Entwicklungsarbeit notwendig“, so das Fazit von Dr. Maurice Langer. „Bis dahin wird die ‚Human Intelligence‘ bei der Definition fester Parameter und Prozessgrenzen notwendig sein.“

Schnell, effizient und kostengünstig gekühlt

Hohe Wirkungsgrade in der Elektromobilität erfordern optimiertes Thermomanagement für Motor, Leistungselektronik und Batterie. Deshalb werden effiziente und gut an den Bauraum adaptierbare Kühlkörper benötigt. Ein Lösungsansatz ist der Aufbau von Kühlern in Metall-Kunststoff-Hybridbauweise zum Einsatz mit flüssigen Kühlmedien. Mediendichtigkeit und Druckstabilität sind hierbei die Anforderungen an die Fügeverbindung. Beides erfüllte Kist + Escherich mit der „hyJOIN“-Fügetechnik. So konnten die Teile innerhalb von 7 Sekunden nachweislich mediendicht gefügt werden. Für den Kunden Erwin Quarder Systemtechnik ein Grund mehr, auf das thermische Direktfügen zu setzen.

Auch das Ausland schätzt das Verfahren

Ausßer Deutschland ist auch die Republik Korea weltweit führend auf dem Gebiet innovationsorientierter Forschung und Entwicklung. Nicht umsonst stößt dort die von den Dresdener Forschern entwickelte Fügetechnologie auf großes Interesse. So startete im September 2021 das Kooperationsvorhaben „JOASIS – Efficient joining and assembly solutions for sustainable lightweight seat structures in integral hybrid design“, in dem die energie- und ressourcenschonende Fertigung einer Multimaterial-Sitzstruktur mit disruptivem Design unter Einsatz der HPCi-Fügemethode demonstriert werden soll.

Im drei Jahre laufenden Vorhaben sind außer den deutschen Partnern Fraunhofer IWS mit Kist + Escherich das koreanische Forschungsinstitut Gyeongbuk Hybrid Technology sowie der Kunststoffverarbeiter ANT Co. beteiligt. Dabei geht es nicht nur darum, eine neue fertigungstechnische Produktalternative zu entwickeln, sondern insbesondere eine nachhaltige wirtschaftliche Kooperation sowie dauerhafte Forschungs-, Entwicklungs- und Innovationspartnerschaft aufzubauen.

Das Erfolgsbeispiel des thermischen Direktfügens zeigt einmal mehr das hohe Innovationspotenzial der Technologie sowie die erfolgreiche Marktüberführung zukunftsorientierter F&E-Projektarbeit durch gezielte Förderung des deutschen Mittelstands und ihre Stärkung im internationalen Wettbewerb.

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