Dickblechclinchen

Herausforderung

Im Boxsport bedeutet ein Clinch eine feste Umklammerung des Gegners, aus der dieser sich kaum lösen kann. Eine sehr feste Verbindung ist auch in der Fügetechnik gemeint, wenn vom Clinchen die Rede ist. Dabei verbindet man Bleche ohne einen Zusatzwerkstoff, also ohne diese beispielsweise zu verschweißen, zu nieten oder zu verschrauben – dies bringt einen wirtschaftlichen Vorteil.

Das Clinchen zählt zu den Umformverfahren, da die Verbindung durch Umformung der Bleche entsteht. Das Werkzeug, das sie zusammenfügt, besteht aus einer Matrize und einem Stempel. Dieser formt die zu verbindenden Werkstoffe in die Matrize, die so gestaltet ist, dass eine druckknopfähnliche Form entsteht. So bilden die Bleche einen Hinterschnitt aus, der sie zusammenhält. Häufig wird die auch als »Durchsetzungsfügen« bekannte Methode in der Automobilfertigung angewendet, um Karosseriebauteile zu fügen. Hier verbindet es Werkstoffe, die durch Punktschweißen nicht gefügt werden können. Aber auch in der Geräte- und Elektroindustrie hat es sich etabliert. Dort werden vor allem dünne Bleche mit einer Einzelblechdicke bis zu zwei Millimetern eingesetzt. Lange fehlten aber Konzepte, damit auch dickblechverarbeitende Industriezweige wie der Schienen-, Schiffs-, Nutzfahrzeug-oder Stahlbau von der effizienten Fügetechnologie profitieren können.

Lösung

Genau daran forschen die Wissenschaftler des Fraunhofer IWU. Mithilfe von Computersimulationen entwickeln sie Werkzeuge, mit denen sich beim Clinchen Einzelblechdicken von durchschnittlich fast einem Zentimeter fügen lassen. Dass sich das Verfahren in der industriellen Fertigung anwenden lässt, demonstrierten die Ingenieure in einem Projekt mit dem Rolltreppen-Hersteller Schindler. Für diesen clinchten sie versteifende Streben an die Ober- und Untergurte eines Fahrtreppenfachwerks.

Neben der guten Automatisierbarkeit des Prozesses und der hohen Fügegeschwindigkeit überzeugt gegenüber dem Schweißen vor allem, dass die thermisch bedingten Deformationen am Werkstück vermieden werden und sich Vorarbeit und Zusatzmaterial einsparen lassen.