Hochschule Esslingen: Neues Fügeverfahren für Stahl- und Aluminiumbleche

Mit einer neuen Fügetechnik will der Esslinger Professor für Werkstoff- und Fügetechnik Martin J. Greitmann die Produktion von Karosserien verbessern. Das sogenannte Hochgeschwindigkeits-Bolzensetzen (‚Nageln’) wird derzeit bereits zum Fügen von Stahl- und Aluminiumblechen verwendet. Hierbei wird ein einem Nagel ähnliches Fügeelement auf hohe Geschwindigkeit beschleunigt und in nicht vorgelochte Bleche oder Hohlprofile eingetrieben.

Dieser Vorgang dauert unter einer Millisekunde, weniger als ein ganz schneller Hammerschlag. Die Voraussetzung für das äußerst schnelle Verfahren: Die Fügeteile müssen eine ausreichende Steifigkeit besitzen, damit sie für das Eindringen des Bolzens eine ausreichende Abstützung bieten.

Die besondere Herausforderung dabei: Die häufig bereits wärmebehandelten Materialien sollen möglichst ohne Wärme gefügt werden, damit sie ihre Eigenschaften für die Weiterverarbeitung beibehalten. Infolge von Spannungsrelaxation verlieren mechanische Fügeverbindungen, etwa Clinchen, Stanznieten oder Crimpverbindungen, an Kupferwerkstoffen bereits bei Betriebstemperaturen größer 120 °C abhängig vom Grad der Kaltumformung ihre Festigkeit – sie werden weich. Entsprechend steigt mit abnehmender Flächenpressung im Bereich der Fügestelle der Übergangswiderstand, was wiederum zu vorzeitigen Ausfällen von elektrischen Anschlüssen führen kann.

Das Nageln kombiniert mit Kaltpressschweißen (hybrider Fügeprozess) könnte sich besonders für die Automobilindustrie eignen, erläutert Greitmann: ‚Wenn es gelingt, Kaltpressschweißungen bei diesem Hochgeschwindigkeits-Fügeprozess für Kupferwerkstoffe darzustellen, dann wird das der Renner.‘