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Niettechnologien

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Niettechnologien........................................................................................................................................................

Nieten – eine der ältesten
Verbindungstechniken –verbindet auch artverschiedene
Materialien zuverlässig

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Rationelles Verbindungsverfahren
Ob Fahrzeug-, Luftfahrt- oder Bauindustrie – im metallverarbeitenden Gewerbe werden viele Verbindungsaufgaben durch Niettechnologien gelöst. Nieten ist
eine bewährte, professionelle Fügetechnik, die zwei
Werkstücke dauerhaft miteinander verbindet. Gegenüber Schrauben bieten Niete den Vorteil, dass sie kein
Gewinde benötigen. Im Vergleich zum thermischen
Fügen verbinden sie auch nichtschweißbare oder artfremde Materialien miteinander. Eine Kombination der
Niet-Technologien mit dem Kleben ist ebenfalls möglich(Hybridfügen). Dadurch können häufig optimale Lösungen für den im Leichtbau üblichen Materialmix zur Verfügung gestellt werden. Die schnelle Verarbeitung und
der hohe Rationalisierungsgrad machen das Nieten zu
einem attraktiven und kostengünstigen Verbindungsverfahren.
In der Serienfertigung werden hauptsächlich vorlochfreie Nietverfahren eingesetzt. Das heißt, die Nietelemente durchstanzen die Bleche selbst bzw. formen diese selbst um und verbinden sie in einem Arbeitsschritt.
Diese Verbindungen zeichnen sich durch hohe Festigkeiten und mindestens einseitig ebene Flächen aus.

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Niettechnologien........................................................................................................................................................

Die gängigsten Nietarten
Ein wichtiger Bereich der mechanischen Fügetechniksind die Niettechnologien, die auf dem Grundprinzip
eines Form- und/oder Kraftschlusses aufbauen. Das
Hilfsfügeteil Niet wird in die Fügeteile eingebracht, wobei der Niet und/oder der Fügeteilwerkstoff umgeformt
werden. Teilweise begleiten stanzende Prozesse den
eigentlichen Umformprozess.
Halbhohlstanzniet
Der Halbhohlstanzniet (HSN) fungiert als Einwegstempel und durchstanzt die obere Blechlage. Er bietet die
größten Einsatzmöglichkeiten.
 Hohe Verbindungsfestigkeit
 Einseitig gas- und flüssigkeitsdicht
 Ideal zum Fügen höchstfester Werkstoffe

Vollstanzniet
Der Vollstanzniet (VSN) ist universell nutzbar zum Fügen
höchstfester sowie stempelseitig nicht umformbarer
Werkstücke und zum mehrlagigen Fügen.
 Eine Nietlänge für verschiedene MaterialdickenKombinationen
 Gute beidseitige Flächenebenheit Ideal zum Fügen von Leichtbaukonstruktionen
und Hybridteilen

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Vergleich der Nietarten........................................................................................................................................................
Nietarten

Halbhohlstanzniet (HSN)

Vollstanzniet (VSN)Ø = 3,3 – 3,4 mm
Nietlänge 3,5 – 5,0 mm

Ø = 4,0 mm
Nietlänge 3,3 – 8,1 mm

Ø = 5,15 – 5,5 mm
Nietlänge 4,0 – 9,0 mm

Ø = 5,0 mm
Nietlänge 3,9 – 8,1 mm

Blechfestigkeit< 1600 MPa< 1500 MPa

Mehrbereichsfähigkeit(unterschiedliche Fügeaufgaben)geringsehr gut

Mehrpunktfähigkeit

möglichmöglichTypische Anzahl von Blechen

2–3

2–4

Ebene Oberflächen

stempelseitig

einseitig und beidseitig
möglichKopfzug (typisch)bis 2500 N

bis 2100 N

Scherzug (typisch)bis 4300 N

bis 3300 N

Minimale Flanschbreite

18 mm

16 mm

Durchtrennte Blechlagenalle bis auf matrizenseitige
Blechlage

alle

Gasdichtheitja, matrizenseitig

nein

Flüssigkeitsdichtheitja, matrizenseitig

nein

Mindest-Blechdicke (Matrizenseite)

1,0 mm

1,0 mmStanzbutzenabfuhr

nein

ja

Anlagenkomplexität

mittelhoch

Elektrische Leitfähigkeit

durchschnittlich

durchschnittlich

Mit TOX Niettechnologie
verarbeitbare Maße®

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Verfahrenskompetenz........................................................................................................................................................

Typische industrielle Nietverfahren
Halbhohlstanzniet (HSN)
Universell und ohne Stanzabfälle: Der Halbhohlstanzniet durchdringt das stempelseitige Blech und formt in der matrizenseitigen
Blechlage plastisch einen Schließkopf. Der
Stanzbutzen füllt den hohlen Nietschaft aus
und wird darin eingeschlossen. Es entsteht
eine hochfeste und dichte Verbindung, diestempelseitig eben ist.

Vollstanzniet (VSN)
Stanzen und Fügen in einem Schritt: Der Niet
durchstanzt alle Blechlagen. Die matrizenseitige Lage wird so umgeformt, dass der Werkstoff in die Ringnut des Nietes fließt und einen
Hinterschnitt ausbildet. Diese Nietverbindungkann beidseitig eben gestaltet werden undeignet sich ideal zum Fügen von hochfesten
Materialien mit Sichtanforderungen.

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Nachweisbare Prozess-Qualität
Fortlaufende QualitätsüberwachungWesentlicher Vorteil des Nietens ist die einfache Qualitätsüberwachung in der Serienproduktion. Durch das
fortlaufende Messen der Kraft-Weg-Kurven lässt sichjede Nietverbindung überprüfen.
Eine weitere Analyse ist durch Auswertung von Schliffbildern (Schnitt durch den Niet) möglich. Die Scher- undKopfzugfestigkeiten lassen sich in Zugversuchen ermitteln.
Vorab-Fügetests im TOX® Technikum
Bereits im Vorfeld einer Zusammenarbeit ermitteln wir
in unserem Labor die effektivste Lösung für Sie. Hier
führen wir Vorversuche mit von Ihnen beigestellten Mustern durch und fertigen Probeteile, die wir testen undanalysieren. Dabei ermitteln wir alle Parameter für Ihre
Anwendung, z. B. die notwendige Presskraft sowie diepassende Niet-Matrizen-Kombination und bestimmen,
welche Maschinenausführung für die geplante Fügeanwendung zum Einsatz kommt.
End-Abnahme der Anlagen-Parameter
Vor Auslieferung einer Anlage überprüfen wir deren tatsächlichen Verarbeitungsergebnisse. Dazu erstellen wir
Schliffbilder und analysieren den Fügeprozess sowie die
Haltekräfte der Verbindung und dokumentieren dies ineinem detaillierten Abnahmebericht. Auf diesen Wertenbasiert der Auslieferungszustand der Anlage.

Vorteile

12 mm
Durch ein Schliffbild (Schnitt durch den Niet) lässt sichunter dem Mikroskop die Ausformung der Nietverbindung analysieren und bei Bedarf optimieren.

 Nachweisbare Verbindungsqualität in
Vorab-Tests und in der Serienproduktion
 Messung und Dokumentation der Scherund Kopfzugkräfte Dokumentation der Verbindungsqualität Anfertigen von Vorserienmustern7

Systemkompetenz........................................................................................................................................................

Die Technik zum industriellen Nieten
TOX® PRESSOTECHNIK bietet Ihnen durch jahrzehntelange Erfahrung das kompetente System-Know-how.
Unabhängig vom Niet-Lieferanten können wir aus einer
Vielzahl von Komponenten und Modulen ganz individuell das passende System anbieten. Ihre kundenspezifischen Anforderungen werden bis ins Detail erfüllt undalle Komponenten dank unseres Baukastenprinzips
aufeinander abgestimmt.

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Für die Niettechnologien sind folgende Baugruppen
notwendig:

TOX® Zange
Setzwerkzeuge 1
Setzkopf und Matrize bilden gemeinsam das
Herzstück. Sie bringen den Niet in das Werkstück ein
und werden für jeden Niet passend abgestimmt.
Bügel 2Die beim Nieten auftretenden hohen Kräfte werden voneinem verwindungsfreien Bügel aufgenommen.
TOX® Antriebe 3
Die zum Nieten erforderlichen Kräfte werden vonelektromechanischen Servoantrieben oder pneumohydraulischen Kraftpaketen erzeugt.
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1TOX® Zange
mit Niet-Setztechnik

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TOX® FeedingUnit

TOX® Steuerung und
Prozessüberwachung4.........................
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Kunde
Netzwerk

TOX® Nietzuführung
TOX® FeedingUnit 4
Die Nietbereitstellung erfolgt durch eine kompakte Einheit. Sie besteht aus einem Bunker (bevorratet die Niete),einem Vereinzler (sortiert die Niete und bringt sie in dierichtige Lage) und einer Einschusseinheit, die den Niet
zum Setzkopf befördert.

TOX® Steuerung und
Prozessüberwachung6 Von Fremdimpuls- bis zu kompletter SPSSteuerung inklusive Sicherheitstechnik Multi-Technologie-Steuerung für sämtliche Prozesse
 Monitoring der Prozesseigenschaften undAnlagenparameter

Beladestation (Docking) 5
Die Zange füllt das Magazin mit den zu verarbeitenden
Nieten hier auf.
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Systemkompetenz........................................................................................................................................................

Automatische Nietzuführungen bei Zangensystemen
Stationäres BlowFeed-System
Die Niete werden mittels
Schlauch direkt an den
Setzkopf transportiert. Ein
Roboter positioniert das
Werkstück an der verarbeitenden Maschine und derNiet wird gesetzt.

Robotergeführtes BlowFeed-System
Die Niete werden mittels
Schlauch direkt an den
Setzkopf an einer Zange
transportiert. Ein Roboter
bewegt die Zange an das
Werkstück und der Niet
wird dort gesetzt.

DockFeed-System (Magazin)
Die Niete werden mit einem
Schlauch zu einer Beladestation befördert. Zu dieser
bewegt ein Roboter die
Zange, die dort ihr Magazin
mit Nieten füllt. Der Roboter bewegt die Zange zum
Werkstück und die Niete
werden gesetzt bis das
Magazin leer ist.

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Vorteile
 Einfacher Aufbau Sicher und zuverlässig
 Kostengünstig

Vorteile Für große Werkstücke Sicher und zuverlässig
 Schnell

Vorteile Für Systeme mit wechselnden Anwendungen Flexibel Schlauchloser Roboterbetrieb

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AusführungenBei den Niet-Anlagen sind unterschiedliche Grundausführungen möglich. Entscheidende Auswahlkriteriensind unter anderem die Integration in eine Produktionslinie, die optimale Zuführung, die gewünschte Arbeitsgeschwindigkeit oder die Größe der Bauteile.
Stationäre Zange
Zur Integration in Maschinen und Vorrichtungen bieten
sich stationäre Maschinenzangen an. Das Werkstück
wird dieser Anlage mit dem Roboter zugereicht, und derNiet wird mit der Zange gesetzt.
Roboterzange
Die Zange wird von einem Roboter geführt. Hierbei erfolgt die Zufuhr der Niete entweder per Docking übereine Befüllstation oder über einen Förderschlauch.

Handzange
Für eine Kleinserienfertigung eignet sich eine Handzange. Sie kann mittels Förderschlauch, einem Magazinoder Handbeladung mit Nieten versorgt werden.
Presse / Maschine
Maschinen können als vollautomatische, halbautomatische oder auch als reine Handarbeitsplätze ausgelegt
werden. Die Werkstücke werden manuell in die Maschine geladen. Diese Maschinen werden an vielfältige Anforderungen angepasst.
TOX® PRESSOTECHNIK ist von der BG für den Bau
sicherer Handarbeitsplätze zertifiziert.

AusführungenHandzange

Maschine

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Komponenten........................................................................................................................................................

TOX® Setzköpfe
Sie definieren das Element – wir entwerfen die passende Setzeinrichtung. Die verschiedenen Arten von Nieten
stellen unterschiedliche Anforderungen an Setztechnik
und Setzkopf.
Dank langjähriger Erfahrung und dem Know-how unseres eigenen Technologielabors, sind wir in der Lage, fürjeden Niet und jeden Anwendungsfall den passenden
Setzkopf zu liefern. Der konstruktive Aufbau der Setzköpfe unterscheidet sich je nach:

Vorteile Magazin und Setzkopf als integrierte Lösung
 Prozesssichere Vereinzelung der Niete Schlankes Werkzeugdesign für beengte
Zugänglichkeiten
 Wartungsfreundlicher Aufbau
 Hohe Führungsgenauigkeit
 Verschleißarme Bauteile Art des Niets
 Art der Zuführung Erforderlichen Presskräften
 Antriebsvarianten

Ausführungen
TOX® Setzkopf
für Halbhohlstanzniete

TOX® Setzkopf
für Vollstanzniete

TOX® Matrizen

Förderschläuche

Die Matrize ist das entscheidende Gegenstück zum
Setzkopf und stellt die korrekte Ausformung desSchließkopfs sicher.

Nach dem Sortieren und Vereinzeln transportieren speziell ausgeformte Förderschläuche die Niete zum Setzkopf.

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TOX® FeedingUnit
Die TOX® FeedingUnit beherbergt die Sortier- und Zuführtechnik und sorgt für eine sichere und zuverlässige
Zuführung der Niete. Die Einheit befindet sich außerhalb
einer Roboterzelle und kann somit direkt vom Bediener
befüllt werden. In der TOX® FeedingUnit befinden sich:
Bunker: Er ist der Ausgangspunkt des Systems undbevorratet größere Mengen von Elementen. Vor hier gelangen die Niete in den Fördertopf.
Fördertopf: Dieser sorgt für die lagerichtige Sortierung
und gibt die Niete an den Vereinzler / die Einschusseinheit weiter.

Vereinzler / Einschusseinheit:
Die sortierten Niete werden hier vereinzelt und mit der
Einschusseinheit an den Setzkopf befördert. Die Zuführung an den Setzkopf erfolgt in den meisten Fällen
durch Blasluft über Formschläuche.
Die TOX® FeedingUnit kann dank unseres Baukastensystems an den jeweiligen Niet und den gewünschten
Verarbeitungsprozess angepasst werden. Auch die
Gestaltung der Kulissen und Schleusen zur Vereinzelung stimmen wir genau ab, ohne dass eine händische
Nachbearbeitung nötig ist.

BunkerFördertopf

Vereinzler / Einschusseinheit
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Komponenten........................................................................................................................................................

Flexible Steuerung für die integrierte Produktion
Flexible Multi-Technologie-Steuerung
Ein System mit vielen Möglichkeiten: Unsere MultiTechnologie-Steuerung regelt und kontrolliert alle Funktionen. Sie ist antriebsunabhängig und kann für jedes
Technologieverfahren eingesetzt werden. Wenn ein Roboter die Zange tauscht, erkennt das System die Parameter und es kann sofort weitergearbeitet werden. Das
bedeutet ein Höchstmaß an Flexibilität.

TOX® Multi-Technologie-Steuerung
TOX® Clinchen

NietenErgänzend ermöglicht die intuitiv zu bedienende HMISoftware eine einfache Installation und Bedienung derAnlage – klar strukturiert und international verständlich.

Funktionselemente
einpressen

Vernetzte Produktion
Dank zahlreicher Schnittstellen lässt sich eine TOX® Anlage ausgezeichnet in ein Firmennetzwerk integrieren.
Die Systemkomponenten kommunizieren mittels Feldbus miteinander. Die dort anfallenden Daten ermöglichen es, die Prozesse laufend zu überwachen und zu
verbessern. Rückmeldungen aus dem Produktionsprozess können für Optimierungen der Technologieparameter verwendet werden. Unnötige Wartungsarbeiten
und Stillstandszeiten lassen sich dank vorausschauender Wartung vermeiden.

Vorteile
 Eine Steuerung für unterschiedliche Technologien Import von Prozessparametern aus Kundendaten
 Autokonfiguration von Systemkomponenten
 Condition Monitoring: Erfassung von Betriebsstunden, Wartungszählern, Werkzeugdaten u. v. m.
 Preventive Maintenance verhindert Ausfallzeiten
 Dynamische Prozessüberwachung Zahlreiche Schnittstellen zum Anschluss von Peripheriegeräten (z. B. Messsensorik, Fördertechnik u. v. m.)
 Netzwerk-Kommunikation z. B. OPC UA / MQTT

Prozessüberwachung
Die Qualitätsparameter der
Nietprozesse können überwacht und dokumentiert
werden.

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TOX®HMI
Steuerung und
Prozessgerät

Kunde
Netzwerk

Sensorik
Mit optionalen Sensoriksystemen werden Füllstände,Prozessfortschritte aber auch
Qualitätsmerkmale der zu verarbeitenden Elemente überprüft und angezeigt.

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Bügel und Säulen
Die beim Nietprozess auftretenden Kräfte werden von
Bügeln oder von den Säulen einer Säulenpresse aufgenommen. Bei der Auslegung werden Störkonturen,
Bauteilzugänglichkeit, Gesamtgewicht, Arbeitseinsatz
und Arbeitssicherheit berücksichtigt.

Zangenbügel

Pressenbügel

Bügel
Bei Zangen und Pressen kommen verwindungssteife
Bügel zum Einsatz. Auf die jeweiligen Anforderungengehen wir mit Standardbügeln oder mit individuellen
Konstruktionen ein.
Säulenpressen
Säulenpressen sind besonders bei Mehrpunkt-Werkzeugen sinnvoll. Unabhängig von ihrer Dimension weisen sie stets die gleiche Präzision und gute Handhabung auf.

Säulenpresse

TOX® Antriebe
Es bedarf großer Kräfte, um eine Nietverbindung zu
setzen. Diese notwendigen Fügekräfte werden vonelektromechanischen Servoantrieben oder pneumohydraulischen Kraftpaketen erzeugt.
TOX® ElectricDrive
Die modularen elektromechanischen Servoantriebssysteme erzeugen Presskräfte von bis zu 1000 kN. Beim
Nieten werden maximal 80 kN benötigt – größtenteils
werden deshalb Antriebe mit 30 – 100 kN eingesetzt.
TOX® Kraftpaket
Der starke pneumohydraulische Antrieb, der bereits
weltweit in Tausenden von Maschinen im Einsatz ist. Erhältlich mit Presskräften von 2 – 2000 kN.

Weitere Komponenten
Informationen zu weiteren Komponenten wie Steuerungen, Bauteilaufnahmen, Sicherheitseinrichtungen
und Zubehör erhalten Sie auf unserer Website
www.tox.com.

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Kundenindividuelle Lösungen........................................................................................................................................................
TOX® PRESSOTECHNIK gestaltet Prozessketten wirtschaftlicher – durch Sonderanlagen, intelligente Montagesysteme und vollautomatische Zuführungen mit
integrierten Zusatzfunktionen. Wir verfügen über langjährige Erfahrungen und umfassendes Know-how in der
Entwicklung und Konstruktion dieser Systeme.
Stets haben wir die hohe Effizienz der späteren Prozesskette im Blick und stellen die Bedürfnisse des Kunden in den Mittelpunkt unseres Handelns. Es ist unser
Anspruch, den besten Weg zu finden, um Fertigungsprozesse entsprechend den Anforderungen unserer
Kunden zu optimieren.
Deshalb entstehen unsere Maschinen in enger Zusammenarbeit mit den Kunden und unseren Projektleitern.
Nach der Fertigstellung ist unser Serviceteam jederzeit
schnell und zuverlässig einsatzbereit.

Bedarf ermitteln
Eine ausführliche Beratung ist bei uns die Basiseines jeden Konzepts – bei Sondermaschinen wie
auch Produktionsanlagen. Mit viel Erfahrung undhohem Sachverstand erfassen wir die Rahmenbedingungen, ermitteln die notwendigen Komponenten und skizzieren ein erstes Anlagen-Layout.
In unserem Labor können wir dazu parallel Bemusterungsversuche mit originalen Materialien, Bauteilen und Elementen durchführen.

Entstehungsprozess
Das konkrete Anlagenkonzept geht in unsere
Konstruktion, die das Maschinenlayout erstellt und
Detailzeichnungen für die Produktion generiert. Die
Komponenten werden nach Plan gefertigt oder beschafft und die Anlage montiert. Abschließend erfolgt die Installation der Elektrik und das Einrichten
der Steuerungskomponenten.

Inbetriebnahme
Nach Fertigstellung wird die Maschine probegefahren. Wenn alles den Anforderungen und der Planung entspricht, erfolgt die Abnahme inhouse – auf
Wunsch auch mit dem Kunden. Nach der Auslieferung, dem Aufstellen und Anschließen der Anlage
begleitet unser Fachpersonal die Inbetriebnahme.

After Sales
Das Bedienpersonal wird ausgiebig geschult. Entweder bei uns im Haus oder vor Ort an der Originalmaschine. Oft begleiten wir auch die anfängliche
Produktion und stehen mit Rat und Tat zur Seite.
Wenn alles bestens läuft, stehen nur noch regelmäßige Wartungsaufgaben an.

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Einsatzbeispiele........................................................................................................................................................

TOX® Niet-Roboterzangen werden
vielfach in der Automobilindustrie eingesetzt.

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TOX® Presse
zum Testen vonunterschiedlichen
Niet-Elementen im
Labor.

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TOX® Presse mit teilautomatisiertem
Werkstück-Handling zum Setzen von
16 Nieten in ein Kupplungsgehäuse.

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TOX® PRESSOTECHNIK GmbH & Co. KG
Riedstrasse 488250 Weingarten / Deutschland
Ihre Ansprechpartner finden Sie unter:
www.tox.com
936288 / 83.202401.de Änderungen vorbehalten.

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