Fügeverfahren Blindnieten
Materiallagen werden mithilfe einer Blindniete einseitig miteinander verbunden
Beim Blindnieten werden Blindnietelemente eingesetzt, um Materialien von einer Seite zu verbinden. Das bedeutet, dass nur eine Seite des Bauteils für die Befestigung zugänglich sein muss. Die andere Seite, die sogenannte „blinde“ Seite, ist entweder umschlossen, verdeckt oder physisch nicht erreichbar.
Das Blindnieten ist eine flexible und zuverlässige Technik mit unzähligen Anwendungsmöglichkeiten in der modernen Fertigung. Sie kommt in vielen Branchen zum Einsatz, darunter in der Automobilindustrie, der Klimatechnik und der Herstellung von Haushaltsgeräten.
Das Blindnieten eignet sich für verschiedene Materialien wie Metall, Kunststoff, Verbundwerkstoffe und Mischkombinationen. Es ist sowohl für den manuellen Einsatz als auch für vollautomatische Montagesysteme in Hochgeschwindigkeits-Produktionslinien bestens geeignet.
Was ist eine Blindniete?
Blindnieten, auch Popnieten oder Dornbruchnieten genannt, sind röhrenförmige, zweiteilige Verbindungselemente. Eine gewöhnliche Blindniete besteht aus einem hohlen Metallkörper, in dem ein Zugdorn vorinstalliert ist.
Blindnieten sind einfach zu verwenden und bieten eine gleichmäßige Klemmkraft. Es ist weder Gewindeschneiden noch Schweißen erforderlich. Zudem ist kein Zugang zu beiden Seiten des Bauteils notwendig. Sie sind so konstruiert, dass sie sich kontrolliert verformen lassen. Dadurch erhält jede Verbindung nach dem Abbrechen des Zugdorns nahezu die gleiche Druck- und Kraftbelastung. Im Gegensatz zu Schrauben, die sich lösen oder überdrehen können, bieten Nieten eine gleichmäßige und zuverlässige Befestigung in allen Installationen.
Aus Sicht der Automatisierung sind Dornbruchnieten äußerst zuverlässig. Ihre standardisierte Geometrie ermöglicht eine einfache Handhabung durch automatische Montagewerkzeuge und Zuführsysteme. Aufgrund ihrer gleichbleibenden Leistungsfähigkeit unter Belastung sind sie ideal für automatisierte Montageprozesse und Prozessüberwachung geeignet.
Blindnieten werden aus verschiedenen Materialien, wie beispielsweise Aluminium, Stahl, Messing oder Kupfer, hergestellt. Sie sind in verschiedenen Kopfformen sowie als gas- und wasserdichte Ausführungen erhältlich.
Die Montage von Blindnieten
Zunächst greift das Werkzeug die Blindniete am Dorn und setzt sie in ein gebohrtes Vorloch auf der zugänglichen Seite des Bauteils ein.
Anschließend übt das Werkzeug eine Zugkraft auf die Dornbruchniete aus, indem es den Zugdorn zurückzieht. Dabei verformt sich der Nietkörper, dehnt sich auf der Rückseite des Bauteils aus und verbindet so alle Materialschichten fest miteinander.
Es entsteht eine formschlüssige Verbindung zwischen Popniete und Bauteil. Nachdem die erforderliche Kraft aufgebracht wurde, bricht der Zugdorn ab und wird entfernt, sodass die Niete an ihrem Platz verbleibt.
Montagesystem für Blindnieten
Ausführung als EOAT Werkzeug oder Arbeitsplatz für Roboter
Funktionsweise
Das A230-BI-R EOAT Roboter Werkzeug (Blindniet-Setzeinheit) dient zum Setzen von Dornbruchnieten und ist für den Anbau an einen Roboter bestimmt.
Die Grundfunktionen der Nietsetzeinheit sind die automatische Beladung, die Zustellung des Nietelements in das Bauteil und den prozessüberwachte Setzvorgang.
Die Setzeinheit verarbeitet runde Blindnieten, die über einen abreißenden Zugdorn gezogen werden. Die Zuführung der Blindnieten erfolgt durch ein Zuführsystem. Auf der Setzeinheit befindet sich ein Greifer, der parallel zum Setzprozess Blindnieten bei der Zuführung anfordert und diese bei Anforderung an den Setzkopf übergibt.
Blindniete laden und zustellen
Der leere Setzkopf fordert die Blindniete beim Greifer (1) an. Der Greifer fährt aus und der Setzkopf bewegt sich mit eingeschalteter Saugluft (Vakuum) auf die Blindniete zu, um diese zu übernehmen. Dabei wird die Popniete über die Greiferbacken vorgespannt, damit sie nicht verloren geht. Nach dem Beladevorgang stellt der Setzkopf die Blindniete in das Bauteil zu.
Blindniete ziehen
Sobald sich der Setzkopf in Arbeitsstellung befindet, meldet die Anlage "Setzbereit". Mit dem Startsignal der übergeordneten Anlage beginnt der Setzvorgang. Hierbei verpresst der Setzzylinder (2) die Blindniete in das Bauteil. Beim Setzen der Dornbruchniete werden der Ziehweg sowie optional die Kraft sensorisch überwacht. Sobald der Nietprozess gestartet worden ist, wird eine Kraftwegkurve zur Auswertung aufgezeichnet.
Abreißen und Absaugen des Zugdorns
Beim Abreißen des Zugdorns tritt kurzzeitig eine Kraftminderung auf. Die Kraftwegkurve zeigt hier eine negative Steigung. Durch die Erkennung dieser Kraftdifferenz wird der Nietprozess beendet. Der Abreißdorn der Blindniete wird über den Setzzylinder abgesaugt und in einen Sammelbehälter mit abgerissenen Dornen befördert. Ein Sensor registriert das Absaugen des Zugdorns (3).
Fallbeispiel
Automatisiertes Blindnieten bei der Herstellung von Verstärkungen für Kofferraumdeckel
Bei diesem Projekt zur Verstärkung von Kofferraumdeckeln aus Magnesiumdruckguss spielte das Blindnieten eine zentrale Rolle. Der Fügeprozess wurde in einer vollautomatischen Roboterzelle durchgeführt. Dabei kamen mehrere Fügeverfahren zum Einsatz, um sowohl die Stabilität des Bauteils als auch die Effizienz in der Produktion zu optimieren.
Die automatisierte Sequenz umfasste die automatische Zuführung und das Blindnieten von Blechteilen mit Dornbruchnieten. Darüber hinaus wurden Blindnietmuttern in verschiedenen Größen, Blindnietschrauben als Erdungsschrauben sowie Erdungsmuttern montiert.
Alle Komponenten wurden automatisch in die Montagezelle zugeführt. Die Niet- und Schraubvorgänge wurden dabei von Robotersystemen ausgeführt. Die Blindnietstationen wurden vollständig überwacht, um sicherzustellen, dass jede Nietverbindung die erforderliche Einbauqualität erreichte. Zur Dokumentation und Rückverfolgbarkeit wurden die Prozessdaten erfasst, um die Konsistenz über jeden Zyklus hinweg zu gewährleisten. Abgesehen vom Roboter selbst wurden alle Automatisierungseinheiten für die Zuführung der Nieten, die Montage und die Qualitätsüberwachung intern entwickelt und gefertigt.
Die Integration des Blindnietens in eine Automatisierungszelle zeigt, wie sich zuverlässige, automatische Verbindungen für die Großserienproduktion realisieren lassen, ohne die Ziele des Leichtbaus aus den Augen zu verlieren.
Weitere Anwendungsbeispiele
Automobilindustrie
Blindnieten werden in der Automobilindustrie häufig verwendet, insbesondere an schwer zugänglichen Stellen und wenn es schnell gehen muss. Sie sind nützlich bei der Rohkarosseriefertigung sowie beim Verbinden von Blechen, Verstärkungen und Versteifungen – speziell in Bereichen, in denen andere Techniken wie das Punktschweißen nicht eingesetzt werden können. Außerdem werden Popnieten zur Befestigung von Innenraumkomponenten wie Sitzstrukturen, Armaturenbrettern und Türmodulen verwendet. Auch für die Montage von Batteriepacks für Elektrofahrzeuge sind sie unverzichtbar. Darüber hinaus dienen Dornbruchnieten zur Sicherung von Abdeckungen und Hitzeschildern.
Heizungs-, Lüftungs- und Klimatechnik
In der Heizungs- und Klimatechnikbranche werden bei leichten Blechkonstruktionen häufig Blindnieten verwendet. Sie sind eine gängige Befestigungsmethode für lange, verzinkte Stahlkanäle. Popnieten kommen häufig in Luftreinigern sowie in Zubehör für Heizungs- und Lüftungsanlagen zum Einsatz, insbesondere bei Verbindungen aus Kunststoff und Metall. Auch bei Außenanlagen, wie beispielsweise Dachklimaanlagen, sind sie unerlässlich, um Verkleidungen zu befestigen, die Vibrationen und Witterungseinflüssen standhalten müssen. Bei Nachrüstungen und Wartungsarbeiten in engen Deckenräumen kommen außerdem häufig Popnieten zum Einsatz, da diese einen Zugang von einer Seite aus ermöglichen.
Haushaltsgeräte
Das Blindnieten ist eine gängige Fügemethode, mit der sich Bauteile in Haushaltsgeräten sicher befestigen lassen. So sichern beispielsweise Nieten in Waschmaschinen und Trocknern das Trommelgehäuse, den Rahmen und die Verkleidungen. In Kühl- und Gefrierschränken werden Nieten verwendet, um Blechplatten, Scharniere und Halterungen effizient zu befestigen. Aufgrund ihrer Hitzebeständigkeit kommen Dornbruchnieten auch in Öfen und Geschirrspülern zum Einsatz. Selbst bei kleineren Geräten wie Mikrowellen und Kaffeemaschinen werden Nieten eingesetzt, um die Gehäuse schnell und effizient zusammenzubauen.
Vorteile von Blindnieten
Der entscheidende Vorteil von Popnieten ist, dass sie auch dann angebracht werden können, wenn die Rückseite des Bauteils nicht zugänglich ist. Dadurch eignen sie sich ideal für geschlossene Strukturen, Kanäle und Fahrzeugkarosserien.
Es ist kein Gewindeschneiden, Gewindebohren oder Schweißen erforderlich. Der Nietvorgang ist unkompliziert, und jede Blindniete lässt sich in Sekundenschnelle montieren.
Blindnieten gewährleisten durch ihre konstante Klemmkraft eine dauerhaft stabile Verbindung. Im Gegensatz zu Schrauben lösen sie sich nicht durch Vibrationen im Laufe der Zeit.
Dornbruchnieten können verschiedene Materialien wie Metall und Kunststoff, Metall und Verbundwerkstoffe oder Aluminium und Stahl ohne besondere Vorbereitungen miteinander verbinden.
Blindnieten sind eine langlebige und gewichtssparende Befestigungslösung. Dadurch eignen sie sich ideal für den Leichtbau.
Blindnieten erzeugen permanente Verbindungen, die nach der Montage weder nachgezogen noch gewartet werden müssen.
Dank ihrer standardisierten Form und ihres planbaren Setzverhaltens eignen sich Popnieten ideal für die Automatisierung von Nietvorgängen sowie für Hochgeschwindigkeits-Fertigungslinien.
Dornbruchnieten sind eine kostengünstige Lösung und durch Automatisierung lassen sich die Arbeitskosten senken, während die Produktionsleistung steigt. Dies sorgt bei der Massenproduktion für einen hohen ROI.
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