Nachricht

Jan 30, 2024

Montage mit Nietmuttern

Eine Nietmutter ist ein einteiliger Rohrniet mit Innengewinde und Senkung

Eine Nietmutter ist ein einteiliger Rohrniet mit Innengewinde und Senkung, der vollständig von einer Seite einer Platte aus installiert werden kann. Foto mit freundlicher Genehmigung von PennEngineering

Nietmuttern können aus Aluminium, Stahl, Edelstahl, Monel und Messing hergestellt werden. Foto mit freundlicher Genehmigung von PennEngineering

Bei einem Zug-Druck-Werkzeug schraubt ein Luftmotor den Dorn in die Nietmutter. Beim Einführen des Befestigungselements in das Werkstück wird der Dorn durch hydropneumatischen Druck zurückgezogen. Wenn ein voreingestellter Druck erreicht ist, schaltet sich der Luftmotor wieder ein, um den Dorn aus der Mutter herauszuziehen. Foto mit freundlicher Genehmigung von MDS Fastening Systems

Der Prozess der Montage von Nietmuttern kann automatisiert werden. Diese Maschine setzt Nietmuttern automatisch in ein von einem Sechs-Achsen-Roboter vorgelegtes Teil ein. Foto mit freundlicher Genehmigung von MDS Fastening Systems

Leankeasy ist eine Nietmutter, die mit einer passenden Schraube vormontiert geliefert wird. Ein Monteur führt das zweiteilige Befestigungselement in das Loch ein und setzt die Mutter mit einem Standard-Druckluft- oder Elektroschrauber ein. Das Crimpen der Mutter und das Anbringen der Gegenschraube erfolgen im selben Schritt. Foto mit freundlicher Genehmigung von Clufix

Automobilhersteller verwenden häufig Nietmuttern, um Teile an Strukturbauteilen zu befestigen. Foto mit freundlicher Genehmigung von CC Tech

Automobilhersteller verwenden zunehmend hydrogeformte Metallrohre in Fahrzeugstrukturen. Im Vergleich zu gestanzten und geschweißten Metallteilen wiegen hydrogeformte Teile weniger, kosten weniger und weisen ein höheres Steifigkeits-Gewichts-Verhältnis auf.

Das ist alles schön und gut – bis die Notwendigkeit entsteht, weitere Teile mit Schraubverbindungen an der Struktur zu befestigen. Das Gewindeschneiden im Rohr ist möglicherweise nicht möglich, da das Material möglicherweise nicht dick genug oder fest genug ist. Einpressmuttern, Mutterplatten oder Schweißmuttern sind keine Option, da für die Installation der Zugang zur gegenüberliegenden Seite des Metalls erforderlich ist. Käfigmuttern sind eine Möglichkeit, erfordern jedoch ein quadratisches Loch und sind schwierig zu installieren.

Hier kommen Nietmuttern ins Spiel. Nietmuttern, auch Blindgewindeeinsätze genannt, sorgen für starke Befestigungsgewinde in dünnen Platten. Die Befestigungselemente wurden ursprünglich vor Jahrzehnten von BF Goodrich entwickelt, um Gummi-Enteisungsmanschetten an Flugzeugflügeln zu befestigen. Heutzutage finden sich Nietmuttern in einer Vielzahl von Produkten.

Eine Nietmutter ist ein einteiliger Rohrniet mit Innengewinde und Senkung, der vollständig von einer Seite einer Platte aus installiert werden kann. Wie bei einem klassischen Blindniet wird der Körper der Nietmutter auf der Blindseite geformt. Der rückseitige Flansch ist groß genug, um auch bei exzentrischer Belastung einem Herausziehen standzuhalten. Da Nietmuttern ohne Zugriff auf beide Seiten der Platte montiert werden können, eignen sich die Befestigungselemente ideal zum Befestigen von Teilen an Gehäusen, Rohren oder Profilen. Die Befestigungselemente können in alle Metalle, die meisten Kunststoffe und sogar Keramik eingebaut werden.

„Nietmuttern eignen sich hervorragend für Kunststoffe, bei denen es nicht möglich ist, ein Verbindungselement zu schweißen oder einzuklemmen“, sagt Victor Lanni, Präsident von MDS Fastening Systems.

Die Befestigungselemente können aus Aluminium, Stahl, Edelstahl, Monel und Messing gefertigt sein. „Das beliebteste Material ist verzinkter Stahl, Sie können aber auch Edelstahl wählen, wenn Sie besonders Bedenken hinsichtlich Korrosion haben“, sagt Richard J. Kull, Produktmanager für Nietmuttern bei PennEngineering. „Nietmuttern aus Edelstahl werden häufig bei Solarpanel-Installationen und anderen Outdoor-Geräten verwendet.“

Mit einer einzigen Befestigungsgröße lässt sich in der Regel ein großer Klemmbereich abdecken. Beispielsweise bietet eine 0,42 Zoll lange SpinTite-Nietmutter von PennEngineering einen Klemmbereich von 0,02 bis 0,08 Zoll. Eine 1,45 Zoll lange Nietmutter hat einen Klemmbereich von 0,35 bis 0,5 Zoll.

Nietmuttern sind mit verschiedenen Kopfformen erhältlich. Ein breiter stirnseitiger Flansch sorgt für eine große Tragfläche. Dadurch wird das Loch verstärkt und ein Durchdrücken verhindert. Für wetterfeste Anwendungen ist es auch möglich, ein Dichtmittel unter dem Flansch aufzutragen. Ein dicker Flansch kann als Abstandhalter dienen und für zusätzliche Ausdrückfestigkeit sorgen. Versenkte und flache Köpfe gewährleisten eine bündige oder nahezu bündige Installation. Keile oder Rändelungen unter dem Kopf sollen in das Gegenmaterial eingreifen und verhindern, dass sich das Befestigungselement im Loch dreht.

„Der Keilkopf eignet sich hervorragend für weiche Materialien wie Kunststoff, Glasfaser und Aluminium“, sagt Kull. „Allerdings werden Nietmuttern geglüht und sind daher relativ weich. Bei Stahlteilen sind die Keile nicht besonders effektiv.“

Nietmuttern gibt es auch in vielen Gehäusevarianten. Die Standard-Nietmutter ist zylindrisch mit glatter Oberfläche, es gibt jedoch auch Variationen mit Keil-, Vierkant- und Sechskantkörpern. Solche Varianten haben alle ein Ziel: Sie sollen verhindern, dass sich das Befestigungselement im Loch dreht, insbesondere bei weicheren Materialien wie Aluminium und Kunststoff.

„Wenn sie nicht richtig eingestellt sind, können sich Rundnietmuttern bei hohem Drehmoment im Loch drehen“, erklärt Lanni. „Mit einem sechskantförmigen Befestigungselement hat man dieses Problem nicht.

„Der Nachteil eines sechseckigen Befestigungselements besteht darin, dass es ein sechseckiges Loch erfordert. Für einige Hersteller … ist es billiger, ein rundes Loch zu bohren als ein sechseckiges Loch.“

Nietmuttern werden auch in offener und geschlossener Ausführung angeboten. Letztere eignen sich ideal für Anwendungen, beispielsweise an Befestigungspunkten im Außenbereich von Fahrzeugen, bei denen die passende Schraube nicht unbedingt vorhanden sein muss. Das geschlossene Ende verhindert somit das Eindringen von Wasser und Staub in das Innere der Baugruppe.

Nietmuttern können mit Handwerkzeugen oder häufiger mit Elektrowerkzeugen angebracht werden. Erstere ähneln Werkzeugen zum Setzen von Blindnieten. Letzterer kann für den voll- oder halbautomatischen Betrieb in der Hand gehalten oder an einem Linearantrieb montiert werden. Sie können auch an Sechs-Achs-Roboter montiert werden.

Das einfachste Elektrowerkzeug zur Montage von Nietmuttern ist das pneumatische „Spin-Spin“-Werkzeug. Das Befestigungselement wird auf einen Dorn am Ende des Werkzeugs aufgeschraubt. Anschließend wird das Befestigungselement in ein Loch im Werkstück eingeführt. Wenn das Werkzeug betätigt wird, dreht sich der Dorn schnell und kraftvoll, zieht den Gewindeteil des Nietmutternschafts zur blinden Seite des Werkstücks und bildet eine Ausbuchtung um den gewindefreien Teil. Die Ausbuchtung drückt gegen die Rückseite des Blechs und erzeugt so eine Klemmkraft, die das Blech fest umklammert. Sobald die Nietmutter sicher befestigt ist, dreht sich der Dorn in die entgegengesetzte Richtung, löst sich von der Mutter und lässt das Innengewinde des Befestigungselements intakt.

Auch bei beschichteten oder lackierten Bauteilen ist nach dem Aushärten keine Nachbearbeitung erforderlich. Somit können Einnietmuttern in jeder Phase des Produktionsprozesses montiert werden.

Eine Weiterentwicklung des Spin-Spin-Tools ist das „Spin-Pull“-Tool. Wie beim Spin-Spin-Werkzeug schraubt ein Luftmotor den Dorn in die Mutter. Wenn das Befestigungselement in das Werkstück eingeführt wird, wird hydropneumatischer Druck ausgeübt, um den Dorn um eine bestimmte Strecke zurückzuziehen. Sobald das Befestigungselement gesetzt ist, schaltet sich der Luftmotor wieder ein, um den Dorn aus der Mutter herauszuziehen.

Eine dritte Option ist das „Pull-to-Pressure“-Werkzeug. Es funktioniert genauso wie das Spin-Pull-Werkzeug, zieht jedoch nicht bis zu einem festgelegten Abstand, sondern mit einem festgelegten Druck.

„Wenn Sie weichen Kunststoff befestigen, ist ein Dreh-Zug-Werkzeug möglicherweise besser geeignet“, sagt Lanni. „Ein Zug-Druck-Werkzeug kann dazu führen, dass das Befestigungselement zu stark in das Material eindringt. Wenn Sie hingegen Metall oder einen harten Kunststoff wie glasfaserverstärktes Nylon befestigen, ist ein Zug-Druck-Werkzeug gleichmäßiger.“

Die neueste Entwicklung bei Werkzeugen zur Nietmutternmontage ist die Prozessüberwachung. „Es ist bekanntermaßen schwierig, Nietmuttern richtig zu setzen“, sagt Lanni. „Die Prozessüberwachungstechnologie misst, mit welcher Kraft das Werkzeug zieht und wie weit es das Befestigungselement zieht. Sie kann auch die Anzahl der während eines Zyklus installierten Befestigungselemente zählen.“

Befestigungsdaten können auf einer Festplatte gespeichert oder in ein Werkstattnetzwerk heruntergeladen werden.

Nietmuttern werden in vielen Anwendungen in vielen Branchen eingesetzt. Die Befestigungselemente werden in so unterschiedlichen Produkten wie Kühlschränken, Spielgeräten, Büromöbeln und Fahrrädern verwendet.

In der Automobilindustrie werden sie zur Befestigung von Bauteilen an Armaturenbrettern und Firewalls eingesetzt. Sie werden auch in das Fahrgestell und den Karosserierahmen eingebaut, um Kühler, Dachträger, Spoiler sowie Kotflügel und Armaturenbretter aus Kunststoff zu befestigen. Ein Aftermarket-Hardtop für den Jeep Wrangler wird mit Nietmuttern befestigt.

In der Luft- und Raumfahrtindustrie werden sie im Flugzeuginnenraum zur Befestigung von Gepäckfächern, Armlehnen sowie Kombüsen- und Toilettenkomponenten verwendet.

In der Verteidigungsindustrie werden Nietmuttern zur Befestigung von Griffen und Deckenregalen in Militärfahrzeugen verwendet. Und ein Hersteller von Notunterkünften testet die Verbindungselemente zur Befestigung von Bauteilen an Wabenverbundwerkstoffen.

Ein Hersteller von Elektrogeräten verwendet Nietmuttern zur Befestigung von Türscharnieren an großen Elektronikgehäusen. Die Befestigungselemente werden auch im Boden, an der Decke und an den Wänden angebracht, um Komponenten an den Gehäusen zu befestigen.

Obwohl es Nietmuttern schon seit Jahrzehnten gibt, ist die Technologie nicht gleich geblieben. Zulieferer haben kürzlich mehrere neue Designs eingeführt.

Im vergangenen Herbst stellte der französische Hersteller von Verbindungselementen Clufix das Leankeasy vor, eine Nietmutter, die mit einer passenden Schraube vormontiert geliefert wird. Normalerweise ist die Montage mit Nietmuttern ein mehrstufiger Prozess, der ein spezielles Werkzeug erfordert. Beim Leankeasy richtet ein Monteur die Teile aus, führt das zweiteilige Befestigungselement in das Loch ein und setzt die Mutter mit einem standardmäßigen pneumatischen oder elektrischen Schraubendreher ein. Das Crimpen der Mutter und das Anbringen der Gegenschraube erfolgen im selben Schritt.

Das Leankeasy ist in der Größe M6 mit einem Klemmbereich (auf der Mutterseite) von 0,5 bis 3 Millimeter und einem Klemmbereich (auf der Schraubenkopfseite) von 1 bis 5 Millimeter erhältlich.

Seit Anfang 2013 hat Clufix das Leankeasy mit 10 Kunden getestet, darunter Tier-1- und Tier-2-Automobilzulieferer sowie Hersteller von Aufzügen, Traktoren und Stromgeneratoren. Éric Massebeuf, Direktor von Clufix, sagt, dass Leankeasy die Installationskosten für diese Kunden um durchschnittlich 35 Prozent reduziert habe. Der Traktorenhersteller berichtete von einer Kosteneinsparung von 33 Prozent, während der Aufzugshersteller angibt, dass seine Kosten um bis zu 70 Prozent gesenkt wurden.

Eine weitere Neuinterpretation der Nietmutter wurde kürzlich von Sherex Fastening Solutions LLC eingeführt. Es heißt Riv-Float. Bei einer Standard-Nietmutter werden die Gewinde in den Nietenkörper eingeschnitten. Beim Riv-Float umschließt der Nietkörper eine schwimmende Mutter. Die Mutter kann sich innerhalb des Nietkörpers um 0,003 Zoll von einer Seite zur anderen bewegen und radial um 0,02 Zoll schweben. Dadurch kann die passende Schraube in einem falschen Winkel eingeführt werden, um eine Fehlausrichtung des Teils auszugleichen und ein Verkanten des Gewindes zu verhindern.

Der Verschluss ist sowohl in Standard- als auch in metrischen Größen erhältlich. Standardgrößen haben einen Griffbereich von 0,027 bis 0,15 Zoll, einen Körperdurchmesser von 0,39 bis 0,53 Zoll und eine installierte Länge von 0,522 bis 0,63 Zoll. Die Gewindegrößen sind 8-32, 10-32 und 1/4-20. Der Kopfdurchmesser der Kleinflanschversion reicht von 0,455 bis 0,595 Zoll. Der Kopfdurchmesser der Großflanschversion reicht von 0,5 bis 0,685 Zoll.

Metrische Größen haben einen Griffbereich von 0,7 bis 3,8 Millimeter, einen Körperdurchmesser von 9,91 bis 13,46 Millimeter und eine Einbaulänge von 13,25 bis 16 Millimeter. Gewindegrößen sind M4, M5 und M6. Der Kopfdurchmesser der Kleinflanschversion reicht von 11,56 bis 15,11 Millimeter. Der Kopfdurchmesser der Großflanschversion reicht von 13,25 bis 16 Millimeter.