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arnold10116Anwenderbericht

Aluminium und warmumgeformten Stahl zu verbinden, war bisher nicht möglich. Durch das in einer Entwicklungspartnerschaft von Arnold & Shinjo und VW entstandene Widerstandselementschweißen ist dies nun gelungen. Das neue Verfahren wurde erstmalig in der Großserie für die Fertigung der Hutablage der Passat B8 Limousine eingesetzt.


Um serientaugliche Leichtbaulösungen zu entwickeln und umzusetzen, braucht es Zeit und Kompetenz. Insbesondere bei der Karosserie lohnt es sich, Gewicht zu sparen, denn sie macht etwa 40 % des Gewichtes eines Autos aus. Bisher fehlte jedoch die Möglichkeit zum Verbinden von Aluminium mit Tiefziehstählen und formgehärtetem, martensitischem Stahl. Mit dem sogenannten Widerstandselementschweißen (WES) ist dies nun gelungen. Dabei werden metallische Widerstandsschweißelemente in das Aluminiumblech eingebracht. So ist es dann möglich, die Bleche mit Stahlblechen und mittels klassischer Punktschweißverfahren in bestehenden Produktionssystemen zu verbinden.

Im Fall der VW-Hutablage werden im Werk in Emden 51 kleine Stahlnieten fest in das Aluminiumblech eingeprägt. Anschließend wird dieses Blech mit den Stahlbauteilen mit konventionellen Widerstandspunktschweißzangen verschweißt und zusätzlich verklebt.

Entwicklungspartnerschaft mit komplexen Herausforderungen


arnold20116Bis dies erfolgreich funktionierte, galt es eine Reihe von Anforderungen umzusetzen. Oberstes Ziel war es, die Großserientauglichkeit zu gewährleisten und den Einsatz von Standardbetriebsmitteln sicherzustellen. Seit etwa zehn Jahren setzt sich Volkswagen mit der Entwicklung der Technologie auseinander.

Vor gut fünf Jahren ist Arnold & Shinjo, ein Tochterunternehmen des Würth-Konzerns, als Entwicklungspartner dazugekommen und konnte schließlich ein schlüssiges Entwicklungskonzept vorlegen, welches den VW-Konzern überzeugte. An der Entwicklung des Verfahrens hat das Unternehmen aus Dörzbach einen entscheidenden Anteil. Es hat die Geometrie der WES-Elemente festgelegt, den Prozess des Einstanzens mit gleichzeitigem mechanischen Verankern im Blech entwickelt und patentiert. Zudem hat es die komplette Zuführ- und Verarbeitungstechnik entwickelt und gebaut, welche man zur automatisierten Verarbeitungder WES-Elemente benötigt.

Anhand verschiedener Testserien musste dabei die Serientauglichkeit des Verfahrens sowie eine Anlagenverfügbarkeit von 99,98 % nachgewiesen werden. Die Setzwerkzeuge müssen sehr filigran und klein sein, um eine gute Zugänglichkeit zu den Verbaustellen zu gewährleisten. Zudem sind die Teile sehr klein. Mehr als einmal kam von den Mitarbeitern in der Konstruktion deshalb der Vergleich mit einer Uhrenmanufaktur.

Verfahren und Verbindungssystem universell einsetzbar

Alle Werkzeuge zur Blechteilherstellung wurden von VW koordiniert. Die komplette Anlagentechnik wurde durch Arnold & Shinjo realisiert. Durch den Einsatz der neuen Technik konnte eine Gewichtseinsparung von über 1 kg alleine am Bauteil Hutablage erzielt werden. Einer der Hauptvorteile des entwickelten Verbindungssystems ist jedoch, dass die gleichen Produktions- und Schweißanlagen verwendet werden können wie sie zuvor für die reinen Stahlblechverbindungen verwendet wurden. Ebenso ist es möglich, eine Mischproduktion zu fahren, da nur eine Softwareanpassung erforderlich ist, um von einem Aluminiumblech mit Widerstandsschweißelementen zu einem Standardstahlblech zu wechseln.


Fachvortrag auf den Fachpressetagen 2016

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