Firmenporträt

TOX® PRESSOTECHNIK AG
Clinchen unter Strom

Das Clinchen hat sich in der Praxis als hocheffiziente Verbindungstechnik schon lange bewährt. Ein Vorteil der druckknopfähnlichen unlösbaren FĂĽgeverbindung wird im Zuge der Elektrifizierung des Automobils zunehmend zum Tragen kommen: die im Vergleich zu anderen FĂĽgeverfahren ĂĽberragende elektrische Leitfähigkeit. TOX® PRESSOTECHNIK weiĂź, welche Bedingungen erfĂĽllt sein mĂĽssen, damit das Clinchen optimal bei elektrischen Baugruppen eingesetzt werden kann.

Tox - TWINpoint
Der TOX®-TWINpoint ermöglicht eine verdrehsichere FĂĽgeverbindung

Automatisierung, vielfältiger Materialmix sowie Kosten- und Energieeinsparung – die Herausforderungen in der Automobilproduktion sind vielschichtig. Das Clinchen ist eine effiziente Lösung, die Bleche in einem durchgehenden Umformvorgang formschlĂĽssig und partiell stoffschlĂĽssig verbindet. Zusätzlich sind auch mehrere Punkte gleichzeitig, innerhalb eines Prozessschrittes, herstellbar. Dabei vereint das Verfahren mehrere Vorteile: Der Zieh-Pressvorgang beschädigt nicht die Materialoberfläche und ist höchst flexibel in puncto Blechdicke, GĂĽte und Oberfläche. Zudem können mehrere Lagen zuverlässig miteinander verbunden werden. Indem der Prozess – anders als SchweiĂźen oder Löten – ohne Wärmezufuhr abläuft, findet kein Verzug im WerkstĂĽck statt. Zusätzlich lassen sich thermisch empfindliche Werkstoffe, wie Kunststoffgehäuse, bereits während des FĂĽgens ohne Schädigung, nah der Verbindungstelle anordnen. DarĂĽber hinaus lässt sich der Prozess automatisch und präzise ĂĽberwachen. „Diese Vorteile sind sehr wichtig fĂĽr eine weitere Besonderheit des FĂĽgepunkts: Clinch-Verbindungen sind elektrisch leitend“, erklärt Dr.-Ing. Wolfgang Pfeiffer, GeschäftsfĂĽhrer der TOX® PRESSOTECHNIK GmbH & Co. KG.

Und das nachweislich: Experten der TU Dresden haben unter anderem die elektrischen Eigenschaften von umformtechnisch erstellten FĂĽgeverbindungen bei Kupfer- und Aluminiumwerkstoffen analysiert sowie in einem weiteren Forschungsvorhaben die Bedingungen fĂĽr eine optimale, langzeitstabile Leitfähigkeit im Clinch-Punkt definiert. Ein Geheimnis der guten Leitfähigkeit des eClinch-Punkts zeigt eine genaue Betrachtung der FĂĽgezone. Während des Zieh-Press-Vorgangs kommt es neben dem Form- und Kraftschluss teilweise auch zu einem Stoffschluss in Form von sogenannten metallischen Mikrokontakten. „Die gefĂĽgten Bleche flieĂźen quasi ineinander, was eine optimal leitfähige Struktur ergibt“, verdeutlicht Dr. Pfeiffer.

Tox - eClinchpunkt
6 mm TOX®-eClinchpunkt zur Kontaktierung von Kupfer und Aluminium

Leitfähigkeit erhalten
Allerdings ist es nicht trivial, eine auf Dauer leitfähige Verbindung herzustellen. „Die Leitfähigkeit wird deutlich reduziert durch Korrosion oder Relaxation, also ein Lösen durch Kriechen oder unter mechanischer oder thermischer Einwirkung.“ Bei vielen Aspekten ist das Clinchen im Vergleich zu anderen Verbindungsarten wie Kleben, SchweiĂźen, Löten oder Schrauben klar im Vorteil. Es benötigt keine Zusatzwerkstoffe, schneidet nicht in die Oberfläche und erhält so eine schĂĽtzende Beschichtung, die bei der Verformung mitflieĂźt. Es kann Aluminium mit Kupfer verbinden, eine Materialkombination, die oft in Batteriemodulen eingesetzt wird, ohne eine isolierende intermetallische Phase zu erzeugen. Die Kaltumformtechnik ist auch zum FĂĽgen empfindlicher Batteriezellen ohne Wärmeeinbringung geeignet. Zudem verdoppelt das von TOX® PRESSOTECHNIK entwickelte Verfahren nahezu die wirksame Verbindungsfläche, was die Leitfähigkeit des Rund-Punkts zu anderen FĂĽgeverfahren deutlich erhöht.

„Um diese Vorteile voll und ganz nutzen zu können, mĂĽssen einige konstruktive Regeln beachtet werden“, betont Dr. Pfeiffer. Damit ein einwirkendes Drehmoment auf die leitende FĂĽgestelle sicher aufgenommen wird, empfiehlt TOX® PRESSOTECHNIK zwei dicht beieinander liegende eClinch-Punkte zu setzen, beispielsweise mithilfe des eTWINpoint-Werkzeugs. Nicht ganz so kritisch, aber dennoch gering zu halten, sind die einwirkenden Scher- und Kopfzugwerte. DarĂĽber hinaus muss ein bestimmtes X-MaĂź, welches die Restbodendicke angibt, eingehalten werden. „Entscheidend dabei ist die korrekte Auslegung des eClinch-Werkzeugs. Wir ĂĽberprĂĽfen dies vor Auslieferung der Anlage in unserem Technikum und dokumentieren das Ergebnis“, erklärt er. Zudem untersuchen die Techniker die eClinch-Punkte in Hinblick auf korrekte Gesamtdicke und Duktilität der Blechwerkstoffe sowie auf Beschaffenheit der Werkzeuge. Um eine dauerhafte Ăśberwachung zu ermöglichen, hat TOX® PRESSOTECHNIK ein System entwickelt, das im laufenden Betrieb die notwendigen Parameter kontrolliert. Dazu messen Kraftsensoren die Presskraft während des FĂĽgeprozesses, wobei das Wegmesssystem ĂĽber die Zylinderbewegung die Einhaltung der Restbodendicke gewährleistet. „Damit sichern wir neben der Festigkeit auch die Leitfähigkeit jeder elektrischen Verbindung ab“, betont der GeschäftsfĂĽhrer.

Tox - lichtmikroskopische Schliffbildaufnahme Clinchverbindung
lichtmikroskopische Schliffbildaufnahme einer Clinchverbindung, Pfeile zeigen realisierte Mikrokontakte zwischen 2 Werkstoffen/-stĂĽcken

Risiko im Blick
Die Absicherung vor und während des Prozesses ist sehr wichtig. Lösen sich durch mechanische oder thermische Belastung – die Maximaltemperatur darf nicht ĂĽber 90 Grad Celsius steigen – die Mikrokontaktzonen auf, kann es zur Relaxation kommen. „Durch den erreichten Widerstand entwickelt sich bei groĂźen Stromstärken lokal eine starke Hitze, die zum Ausfall der Verbindung fĂĽhren kann“, verdeutlicht Dr. Pfeiffer. „Solche Schadensverläufe sind bei allen alternativen Verfahren ebenso denkbar. In der Elektrokontaktierung ist also eine erhöhte Sorgfalt wichtig. Das Risikobewusstsein und das Wissen, wie die Risikofaktoren minimiert werden können, sind letztlich fĂĽr einen sicheren Prozess entscheidend.“

Die Summe der MaĂźnahmen, beginnend bei der korrekten Konstruktion, der ĂśberprĂĽfung der auszuliefernden Werkzeuge bis hin zur ProzessĂĽberwachung in der Fertigung, macht das eClinchen zu einem effizienten und sicheren FĂĽgeverfahren fĂĽr elektronische Bauteile. „Dank unserer Kompetenz erfĂĽllen wir mit unseren eClinch-Punkten die Anforderungen der Elektroindustrie an langzeitstabile Verbindungen zur EnergieĂĽbertragung“, ergänzt Dr. Pfeiffer.

Tox - Mehrere eTWINpoints
Mehrere eTWINpoints sowie ein eRund-Punkt innerhalb einer Pkw-Vorsicherungsdose


Firmenprofil
TOX® PRESSOTECHNIK ist bereits seit 1978 der innovative und zuverlässige Partner fĂĽr Produktions- und Industriebetriebe. Automobil-Hersteller, Zulieferer und ebenso kleinere Unternehmen schätzen unsere Erfahrung, die weltweite Präsenz und unsere umfassende Produktpalette.


Mit der Erfindung des "Clinchens" - dem Verbinden von Blechen durch KraftfĂĽgen und der pneumhydraulischen Antriebsreihe - dem TOX®-Kraftpaket mit Presskräften von 2 - 2000 kN begann die Erfolgsgeschichte. Seither haben wir Lösungen zum Pressen, Nieten, Einpressen von Elementen und viele mehr entwickelt. Und das alles, um die metallverarbeitende Industrie bei einer effizienten Arbeitsweise zu unterstĂĽtzen und um KundenwĂĽnsche zu realisieren.

Unsere Produkte werden alle regelmäßig hinsichtlich ihrer Qualität, Effizienz und den allgemeinen Marktanforderungen überprüft. Die beständige Verbesserung und stetiger Fortschritt sind von großer Bedeutung für uns. Alle Mitarbeiter weltweit fühlen sich diesem Gedanken verpflichtet. Sie alle stehen für hervorragende Leistung, stete Zuverlässigkeit, attraktive Preise, pünktliche Lieferung und hervorragenden Kundenservice. Dies sind die Grundvoraussetzungen für ein langfristiges Miteinander mit unseren Geschäftspartnern.

 


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