Ultra! Könnyű!

Az új, ultrahangos önlyukasztó szegecselési folyamat hogyan rázza fel az autó-karosszéria járműgyártását

Florian Woelke és csapata találmánya forradalmat jelent a könnyű gépjármű futómű-gyártásában. Ezek a Bosch újítók kifejlesztettek egy olyan technikát, amely utat nyit a gépkocsik teljesen új anyagkombinációinak.

Könnyű konstrukció az innováció ösztönzésére

Az autóiparban minden kilogramm számít - minél könnyebb az autó, annál alacsonyabb az üzemanyag-fogyasztása. És ez jó hír nemcsak a tulajdonos pénztárcájának, hanem a környezetnek és az autógyártók szén-dioxid-kibocsátásának is, mivel az alacsonyabb üzemanyag-fogyasztás alacsonyabb szén-dioxid-kibocsátást jelent. Az uniós jogalkotók a közelmúltban szigorították az új személygépkocsik és haszongépjárművek CO₂-határértékeit. Ha ezeknek a sokkal szigorúbb követelményeknek meg akarunk felelni, akkor itt az ideje, hogy az autók diétázzanak. Az elektromos járművek, ahol a kisebb súly nagyobb hatótávolságot jelent, karcsúsító rendszerrel is járhatnak. És ez elegendő ok arra, hogy az autóipar gyártói különböző és egyre kifinomultabb anyagkombinációkhoz forduljanak, hogy járműveik még néhány kilót leadjanak.

„Az innovatív csatlakozási technológia a kulcsa annak, hogy új koncepciókat alkossunk az anyagok felépítésében a karosszéria tervezésében. Az ultrahangos önlyukasztó szegecselés kihúzza az innováció határait, megnyitva az utat az új anyagosztályok előtt. ”

Florian Woelke, a Bosch vállalati kutatásainak és fejlesztési projektjeinek menedzsere

Ultrahangos kézimunka

Florian Woelke (balra) és csapata sok órát töltött a laboratóriumban, optimalizálva az ultrahangos önlyukasztó szegecselési folyamatot.

A könnyű építéshez alkalmas anyagok összekapcsolása trükkös feladat. Például a magnézium megrepedhet vagy elszakadhat, ha szobahőmérsékleten képződik. Hogyan használhatók még ilyen érzékeny könnyű anyagok a tömeggyártásban?
A Bosch feltalálója, Florian Woelke ragyogó ötlettel állt elő a hanghullámok használatára. Ezek a hullámok gerjesztik a szegecs fejét, így az rezeg, mielőtt bármilyen két vagy több anyagot összekapcsolna. Ahelyett, hogy egyre nagyobb nyomást gyakorolna, a szegecset átkavarja az anyagon. Ennek eredményeként az ultrahangos önlyukasztó szegecselés immár összekapcsolhatja azokat az anyagokat, amelyeket korábban nehéz volt összehozni, például szén és acél, vagy alumínium és magnézium.

Részletes kísérletek és szimulációk programja a lehető legjobb ízület megtalálásához

Ezt a folyamatot azóta tökéletesítették: az ultrahangos önlyukasztó szegecselés az anyag károsodása nélkül egyesíti a szenet és az acélt.

Woelke laboratóriuma, a németországi Renningenben, a Bosch campuson, négyzet alakú lemezes dobozokkal van ellátva, mindegyiknek egy szegecselési pontja van. Egy prototípus segítségével kísérleti sorozatokat hajtott végre, manuálisan nagyjából 20 különböző anyagot összekapcsolva. A szimulációk eredményeivel együtt ez segített megtalálni az ideális ultrahangos paramétereket.
"A legjobb eredményeket akkor érjük el, ha a szegecs elemeket 20 kilohertzes rezgésekkel nyomják be" - mondja Woelke. Ezen az ember számára hallhatatlan frekvencián a lyukasztó 0,1 milliméteres amplitúdón leng.