KVT testet Verbindungstechnologie für Leichtbaumaterial

Im Rahmen des Bossard Assembly Technology Expert-Services „Expert Design“ hat KVT-Fastening bei der Automoteam GmbH eine Auswahl moderner Verbindungstechnologien für Hybridteile gestest. Mit dabei waren: Ecosyn-BCT-Blindnietmuttern, das auf Ultraschallenergie basierende Multi-Material-Welding-Verfahren sowie Big Head Befestiger und Big Head Lean Bonding in Werkstücken aus offenporigem Aluminium-Kokillenguss (Openpore Aluminium) und mit neuartigen, multifunktionalen, mikrostrukturierten und aktivierten Oberflächen (Metaker Surface).

Das Ergebnis überzeugte Eugen Pfeifer, CEO der Automoteam GmbH, in vollem Umfang: „Die von uns entwickelten besonderen Material- und Oberflächenstrukturen bieten im Vergleich zu herkömmlichen Werkstoffen viele Vorteile. Mit den modernen Verbindungstechnologien von KVT-Fastening können wir diese nun noch flexibler auf die jeweilige Anforderung anpassen. Uns bieten sich dadurch mehr Möglichkeiten bei der Entwicklung neuartiger Hybridteile mit flexibleren strukturellen und multifunktionalen Eigenschaften.“
Christian Busch, Business Development KVT-Fastening Deutschland GmbH, zeigt sich über die Testergebnisse ebenfalls sehr erfreut: „Wir gingen zwar im Vorfeld davon aus, dass sich unsere Erfahrungen beim Einsatz der Verbindungstechnologien in Faserverbundstoffen, Sandwichplatten und Leichtbaumaterialien mit geschäumten, porösen und Wabenkern-Werkstoffen zu einem großen Teil übertragen lassen. Das durchwegs positive Ergebnis überraschte jedoch auch uns, zumal wir bislang noch keine Anwendungen mit offenporigem Aluminium oder Metaker-Oberflächen umgesetzt hatten.“

• Bei Big-Head-Befestigern lassen sich ohne Vorbohrung und unter Beibehaltung der positiven Materialeigenschaften durch Aufkleben hohe Kräfte übertragen – auch bei dünnen Wandstärken. Denn die Grundplatte (Head) leitet sämtliche Belastungen gleichmäßig in das Bauteil.
• Das System eignet sich daher gut für Werkstücke aus offenporigem Aluminiumguss, da der Klebstoff aufgrund der fließgünstigen Porentopologie tief in das Bauteil verfließen kann und nach Aushärtung eine optimale „Verkrallung“ herstellt.

Zur Optimierung der Oberflächeneigenschaften von Aluminium-Komponenten hat Automoteam das Metaker-Verfahren entwickelt.

• Dieses überträgt die strukturellen Eigenschaften von porösem Aluminium auf den Mikrobereich. Dadurch kann gerade bei dünnen Metallstärken als Alternative zu Schweißbolzen, die aus optischer Sicht Nachteile bieten, die Big Head Lean Bonding-Technologie eingesetzt werden.
• Dabei wird ein bereits auf dem Befestigungselement vorapplizierter Klebefilm mit Vernetzungspotenzial und strukturellen Klebeeigenschaften innerhalb von Sekunden aktiviert. Dieser geht anschließend mit der funktionalisierten, mikrostrukturierten, mikroporösen und aktivierten Metaker-Oberfläche eine feste Verbindung ein, die bereits nach kurzer Aushärtungszeit belastbar ist.

Die unter anderem für Kunststoffe und Leichtbaumaterialien entwickelte Ecosyn-Blindnietmuttern-Technologie überzeugt auch in offenporigen Aluminiumstrukturen.

• Aufgrund der gezielten Auslegung des Befestigungselements wird hier eine definierte Wulstbildung ohne Lochleibung im Trägermaterial erzielt. Dadurch ist sowohl der sichere Sitz des Gewindesystems als auch ein idealer Toleranzausgleich gewährleistet.
• Selbst dünnwandige Bereiche und Hohlstrukturen lassen sich für tragfähige Befestigungspunkte nutzen. Zur Montage ist zudem nur eine einseitige Zugänglichkeit erforderlich.

Mit der Multi-Material-Welding (MM-W)-Plattform steht eine weitere neuartige Methode zur Funktionalisierung und Verbindung von offenporigem Aluminiumguss zur Verfügung.

• Das auf Ultraschallenergie basierende Verfahren beruht auf der mikroformschlüssigen Verbindung von Bauteilen/Befestigungselementen mit thermoplastischen Eigenschaften und porösen Trägermaterialien. Die offenporige Aluminiumstruktur bietet hier ideale Grundvoraussetzungen für das spannungsfreie und tiefe Einfließen der nur partiell verflüssigten Kunststoffkomponenten.
• Innerhalb einer Sekunde wird das polymere Bauteil fest im Porenguss verankert. Hierbei kommt der Energieeintrag durch den Ultraschall nicht nur schnell und präzise, sondern auch rein über die Z-Achse. Das bedeutet, dass das MM-W-Verfahren nicht auf rotationssymmetrische Geometrien limitiert ist.
• Darüber hinaus sind als Fügepartner Kunststoffwerkstücke möglich, was es zu einem idealen System für hybride Multimaterial-Bauweisen macht.

Automoteam ist ein technologieorientiertes Forschungs- und Entwicklungsunternehmen. Es entwickelt hochinnovative Serienanwendungen mit Schwerpunkt auf multifunktionalen Werkstoff-Hybriden mit bisher unbekannten Eigenschaften und Potenzialen bei Gewicht, Funktionalität, Energieeffizienz, Ästhetik, Ressourcenverbrauch, Umweltfreundlichkeit und Wirtschaftlichkeit.

Die auf der Hannover Messe erstmals vorgestellten sechs Bossard Assembly Technology Expert Services zielen darauf ab, nach einer Analyse des IST-Zustands über Verbesserungen im Produktdesign sowie Montageprozess die für den Kunden ideale Verbindungslösung und ein wettbewerbsfähiges Produkt zu realisieren.

• Der initiale Expert Walk führt eine detaillierte Analyse der Produktions- und Montageprozesse hinsichtlich möglicher Rationalisierungs- und Optimierungspotenziale durch.
• Die Expert Assortment Analysis hat die Durchsicht der verwendeten C-Teile für mögliche Sortimentsreduzierungen/-optimierungen zum Ziel.
• Mit Expert Design wird das Design neuer Produkte von Anfang an hinsichtlich der idealen Verbindungsmaterialien, -elemente und -methoden verbessert.
• Im Expert Teardown werden bereits bestehende Produkte mit Blick auf die beste Befestigungslösung und produktionsseitige Einsparpotenziale rekonstruiert.
• Expert Education umfasst die Vermittlung eines soliden technischen Grundwissens für Mitarbeitende.
• Im Mittelpunkt der Expert Test Services steht die Umsetzung von Kundenideen unter Laborbedingungen.
• Über dokumentierte Tests erhalten Kunden die Gewissheit, dass das Produkt die gewünschte Funktion erfüllt.