De onophoudelijke drang naar lichtere, sterkere en efficiëntere voertuigen, met name door de explosieve groei van elektrische voertuigen (EV's), zet de automobielindustrie enorm onder druk. Traditionele methoden voor het creëren van sterke schroefverbindingen in dun plaatmetaal – een essentieel onderdeel van moderne carrosserieën, frames en behuizingen – vereisen vaak extra bevestigingsmiddelen zoals lasmoeren of klinknagelmoeren. Deze introduceren complexiteit, gewicht, potentiële zwakke punten en langere cyclustijden. Hier komt Thermal Friction Drilling (TFD) en de bijbehorende gespecialiseerde gereedschappen in beeld.Hardmetalen flowbooren Thermal Friction Drill Bit Sets – een technologie die de productielijnen in de automobielindustrie snel transformeert door het automatiseren van het creëren van integrale, zeer sterke schroefdraad direct in dunne materialen.
De uitdaging van autobevestiging: gewicht, sterkte en snelheid.
Autotechnici worstelen voortdurend met de paradox van gewicht en sterkte. Dunne, zeer sterke staalsoorten en aluminiumlegeringen zijn essentieel voor het verminderen van het voertuiggewicht en het verbeteren van de brandstofefficiëntie of de actieradius van elektrische voertuigen. Het creëren van betrouwbare, dragende schroefdraad in deze dunne profielen is echter problematisch:
Beperkte schroefdraadverbinding: Traditioneel tappen in dun plaatmateriaal biedt minimale schroefdraadverbinding, wat leidt tot een lage uittreksterkte en gevoeligheid voor beschadiging van de schroefdraad.
Extra complexiteit en gewicht: Lasmoeren, klinkmoeren of klinkmoeren voegen onderdelen toe, vereisen nabewerkingen (lassen, persen), verhogen het gewicht en kunnen potentiële corrosieplekken of problemen met de kwaliteitscontrole veroorzaken.
Procesknelpunten: Afzonderlijke stappen voor boren, inbrengen/bevestigen van bevestigingsmiddelen en tappen vertragen productielijnen met een hoge doorvoer.
Hitte en vervorming: Het lassen van moeren genereert aanzienlijke hitte, wat kan leiden tot vervorming van dunne panelen of een aantasting van de materiaaleigenschappen in de hittebeïnvloede zone (HAZ).
Flow Drills: De geautomatiseerde oplossing op de lijn
Thermisch wrijvingsboren, geïntegreerd in CNC-bewerkingscentra, robotcellen of speciale meerassige machines, biedt een overtuigende oplossing:
Eén enkele bewerking is een krachtpatser: de kern van TFD schuilt in de combinatie van boren, busvorming en tappen in één naadloze, geautomatiseerde bewerking. Een enkele hardmetalen flowboor, die met hoge snelheid roteert (doorgaans 3000-6000 tpm voor staal, hoger voor aluminium) onder aanzienlijke axiale kracht, genereert intense wrijvingswarmte. Hierdoor wordt het metaal plastischer, waardoor de unieke geometrie van de boor het materiaal kan laten vloeien en verplaatsen, en een naadloze, integrale bus vormt die ongeveer drie keer zo dik is als de oorspronkelijke plaat.
Direct tappen: Terwijl de Flow Drill zich terugtrekt, volgt direct een standaard tap (vaak op dezelfde gereedschapshouder in een automatisch wisselsysteem of een gesynchroniseerde tweede spindel), die zeer nauwkeurige schroefdraad snijdt in deze nieuw gevormde, dikwandige bus. Dit elimineert handelingen tussen bewerkingen en verkort de cyclustijd aanzienlijk.
Robotintegratie: Thermische wrijvingsboorbitsets zijn bij uitstek geschikt voor robotarmen. Doordat ze het volledige schroefdraadvormingsproces met één gereedschapspad kunnen uitvoeren (boren, bus vormen, terugtrekken, tappen, terugtrekken), worden robotprogrammering en -uitvoering vereenvoudigd. Robots kunnen het gereedschap nauwkeurig positioneren over complexe contouren op carrosserieën of subassemblages.
Waarom autofabrikanten flowboren gaan gebruiken:
Radicaal verhoogde schroefdraadsterkte: Dit is het belangrijkste voordeel. De schroefdraad grijpt in de dikke bus (bijvoorbeeld een 9 mm hoge bus van 3 mm plaat), wat resulteert in een uittrek- en losdraaisterkte die vaak die van lasmoeren of klinkmoeren overtreft. Dit is cruciaal voor veiligheidskritische componenten (gordelankers, ophangingsbevestigingen) en gebieden met hoge trillingen.
Aanzienlijke gewichtsbesparing: Het weglaten van de lasmoer, klinkmoer of klemmoer zelf bespaart gewicht. Belangrijker nog, het stelt ontwerpers vaak in staat om dunner materiaal te gebruiken, omdat de gevormde bus plaatselijke versteviging biedt waar sterkte nodig is, zonder elders extra gewicht toe te voegen. De bespaarde grammen per verbinding vermenigvuldigen zich snel over een heel voertuig.
Ongeëvenaarde procesefficiëntie en snelheid: Door drie bewerkingen te combineren tot één worden de cyclustijden drastisch verkort. Een typische cyclus voor thermisch wrijvingsboren en -tappen kan in 2-6 seconden worden voltooid, aanzienlijk sneller dan achtereenvolgens boren, moeren plaatsen/lassen en tappen. Dit verhoogt de doorvoer op productielijnen met een hoog volume.
Verbeterde kwaliteit en consistentie: Geautomatiseerde TFD levert uitzonderlijke consistentie tussen de gaten. Het proces is zeer reproduceerbaar onder gecontroleerde CNC- of robotparameters, waardoor menselijke fouten die vaak voorkomen bij het handmatig plaatsen van moeren of lassen, tot een minimum worden beperkt. De gevormde bus creëert een glad, vaak afgedicht gatoppervlak, wat de corrosiebestendigheid en de hechting van verf verbetert.
Verminderde systeemcomplexiteit en kosten: Door het elimineren van aparte moeraanvoersystemen, lasstations, lascontrollers en bijbehorende kwaliteitscontroles worden de investeringskosten, de benodigde vloeroppervlakte, de onderhoudscomplexiteit en het verbruik van materialen verlaagd (geen lasdraad/gas, geen moeren).
Verbeterde verbindingsintegriteit: De integrale bus vormt een metallurgisch continu onderdeel van het basismateriaal. Er is geen risico dat de moer losraakt, draait of eruit valt zoals bij mechanische bevestigingsmiddelen, en er zijn geen problemen met de warmtebeïnvloede zone (HAZ) vergelijkbaar met lassen.
Materiaalveelzijdigheid: Carbide Flow-boren kunnen effectief werken met de diverse materialen in moderne auto's: zacht staal, hoogsterkte laaggelegeerd staal (HSLA), geavanceerd hoogsterkte staal (AHSS), aluminiumlegeringen (5xxx, 6xxx) en zelfs sommige roestvrijstalen onderdelen. Gereedschapscoatings (zoals AlCrN voor aluminium, TiAlN voor staal) optimaliseren de prestaties en levensduur.
Belangrijke toepassingen in de automobielindustrie die de acceptatie stimuleren:
Behuizingen en trays voor elektrische autobatterijen: wellicht de belangrijkste drijfveer. Deze grote, dunwandige constructies (vaak van aluminium) vereisen talloze zeer sterke, lekvrije schroefpunten voor montage, afdekkingen, koelplaten en elektrische componenten. TFD biedt de benodigde sterkte zonder extra gewicht of complexiteit. De afgedichte bus voorkomt dat koelvloeistof binnendringt.
Chassis en subframes: Beugels, dwarsbalken en ophangingsbevestigingspunten profiteren van de sterkte en trillingsbestendigheid van TFD in dunne, zeer sterke staalsoorten.
Stoelframes en -mechanismen: essentiële veiligheidscomponenten die een extreem hoge uittreksterkte vereisen voor gordelankers en robuuste bevestigingspunten. TFD elimineert omvangrijke bevestigingsmiddelen en vervorming door lassen.
Carrosserie in witte uitvoering (BIW): Diverse beugels, verstevigingen en interne bevestigingspunten in de voertuigstructuur waar het aanbrengen van extra moeren lastig is en lassen ongewenst is.
Uitlaatsystemen: Montagebeugels en hitteschildbevestigingen op dun roestvrij staal of gealuminiseerd staal profiteren van het corrosiebestendige, afgedichte gat en de trillingsbestendigheid.
HVAC-units en luchtkanalen: Montagepunten en servicepanelen die robuuste schroefdraad vereisen in dunne plaatstalen behuizingen.
De noodzaak van hardmetaal in automobiel-TFD:
De productiecycli in de automobielindustrie zijn lang en vereisen absolute betrouwbaarheid en een lange levensduur van het gereedschap. Carbide Flow Drill Bits zijn onmisbaar. Ze zijn bestand tegen de extreme wrijvingstemperaturen (vaak meer dan 800 °C aan de punt), hoge rotatiesnelheden en aanzienlijke axiale krachten die duizenden keren per ploegendienst optreden. Geavanceerde microkorrelige hardmetalen substraten en gespecialiseerde coatings (TiAlN, AlTiN, AlCrN) zijn afgestemd op specifieke materialen in de automobielindustrie, waardoor de levensduur van het gereedschap wordt gemaximaliseerd en een consistente busvorming en gatkwaliteit worden gewaarborgd, wat cruciaal is voor geautomatiseerde processen. Een goed onderhoudenThermische wrijvingsboorbitsetKan duizenden gaten verwerken voordat vervanging nodig is, wat een uitstekende kosten-per-gat-verhouding oplevert.
Integratie en de toekomst:
Succesvolle integratie vereist nauwkeurige controle van het toerental, de voedingssnelheid, de axiale kracht en de koeling (vaak minimale luchtstroom in plaats van een overvloed aan koelvloeistof om afkoeling van de vormbus te voorkomen). Monitoringsystemen houden gereedschapsslijtage en procesparameters bij voor voorspellend onderhoud. Naarmate het ontwerp van auto's steeds meer overgaat op structuren van meerdere materialen (bijvoorbeeld aluminium carrosserieën op stalen frames) en nog grotere gewichtsbesparing, zal de vraag naar Flow Drill-technologie alleen maar toenemen. De mogelijkheid om lokaal ultrasterke schroefdraad te creëren in dunne, diverse materialen, direct binnen geautomatiseerde productieprocessen, positioneert Thermal Friction Drilling niet alleen als een alternatief, maar als de toekomstige standaard voor efficiënte, zeer sterke bevestiging in de automobielindustrie. Het is een revolutie die in stilte sterkere, lichtere voertuigen smeedt, één integrale bus tegelijk.
Geplaatst op: 21 augustus 2025
