Konstruktion

Platt machen, fertig

Die Technik fügt Brücken, Hosen und Flugzeuge zusammen. Auch in moderner Fertigung hält sich der Niet enorm hartnäckig

Das Kind, heißt es, muss einen Namen haben. »Der Niet«, sagt Herr Harstorff leichthin. »Das Niet!«, sagt Herr Holtmeier nicht ohne Schärfe. Der Volksmund aus dem Off, arglos: »Die Niete!«

Wiefelstede bei Oldenburg. Ein Hauch von Aggression durchweht das Besprechungszimmer der Brötje Automation GmbH. Der Journalist will wissen, ob diese kleinen, silbernen Objekte auf dem Tisch, diese hübschen Stahl- und Alustifte, heute noch Bedeutung oder gar Zukunft haben. Doch da ist überraschend zunächst eine Begriffsverwirrung. Verbissen diskutieren der Chef Michael Harstorff und sein Vorgänger im Amt, Gerhard Holtmeier, die Gesprächsgrundlage, die doch Grundlage ihres Geschäfts ist. Wie heißt das Kind? Man einigt sich vorläufig darauf, dass »die Niete« unter Fachleuten den Plural bezeichnet und keineswegs, wie der Volksmund meint, den Singular. Wobei der Begriff »die Nieten« vollends unmöglich ist, es sei denn, man redete von »Nieten in Nadelstreifen«.

Nun ist Brötje, Hersteller von Nietautomaten, Fertigungs- und Montagesystemen, nicht irgendwer. Wer wissen will, ob in 20 Jahren irgendwer noch nietet, muss hier fragen. Der norddeutsche Betrieb ist Lieferant der beiden Branchenriesen Boeing und Airbus. Er ist an der Entwicklung beteiligt, dass der Flugzeugbau immer mehr dem Automobilbau ähnelt. Längst werden bei den großen Flugzeugherstellern keine handgefertigten Unikate mehr konstruiert – auch Flugzeuge werden zunehmend vollautomatisch montiert. Der Tag ist nicht fern, da wird man davon sprechen, dass Flugzeuge vom Band fallen. Brötje, ein Mitglied der Claas-Gruppe (Mähdrescher), konstruiert die dafür benötigten turmhohen Maschinen und Anlagen, die Rumpfsegmente und Verstrebungen, Flügelteile, Fenster- und Türrahmen automatisch, schnell und präzise zusammenbauen – mit Nieten. Immer noch. Oder gerade eben noch?

Die Titanic wurde mit Millionen von Nieten gebaut

Es gibt zahllose »fügetechnische« Methoden, wie man Dinge, die nicht aus einem Stück sind, zusammensetzt. Schweißen und Kleben, Kletten, Schrauben, Nähen und Nageln, Einhängen, Einrenken und Einspreizen. Nieten gehört zu den ältesten Fügetechniken. Schon die Menschen der Bronzezeit wussten, wie es geht: Bauteile durchbohren; Niet durch die Bohrung schieben, bis der »Setzkopf« anschlägt; auf das andere Ende mit dem Hammer einprügeln, bis es platt ist und den »Schließkopf« bildet. So nietete man unter Rittern Rüstungen zusammen. Nicht anders baute man später Dampfmaschinen und Lokomotiven, Brücken und den Eiffelturm. Und erst recht Schiffe. Die Titanic wurde mit Millionen von Nieten gebaut. Neuere Untersuchungen legen nahe, dass ihr Untergang mit dem miserablen Material, aus dem die Niete bestanden, zusammenhing.

Im vergangenen Jahrhundert wurde das Nieten großer Stahlkonstruktionen weitgehend vom Schweißen abgelöst, doch bis in die sechziger Jahre wuchs, wer fluss- und werftnah wohnte, mit dem Klang der Niethämmer auf. Das Traditionsnieten, bei dem ein Mann den Niet glühend heiß macht, ein zweiter ihn in die Bohrung steckt, einer hält und einer hämmert, ist weitgehend vergessen. Aus optischen Gründen heftet man aber gern noch die halbrunden Nietköpfe auf den Stahl. Dabei war ein stetes Ärgernis, dass man den Niet immer von beiden Seiten bearbeiten muss. Einer haut, der andere hält dagegen. Das ist schwierig bei großen Bauteilen, unmöglich bei geschlossenen Formen wie Kästen oder Röhren. Eine grandiose Erfindung schuf Abhilfe: der Blindniet, der nach dem ersten Markennamen des deutschen Herstellers Emhart auch POP-Niet und vom Volksmund Poppniete genannt wird. Hier besteht der Niet aus einer Hülse und einem Stift, die von einer Seite durch die Bohrungen in die Bauteile gesteckt werden. Hält man die Hülse in der Bohrung und zieht den Stift zurück, wird das Hülsenende aufgeweitet, der Schlusskopf entsteht. Der Stift reißt irgendwann mit einem Geräusch, das angeblich ein bisschen wie »popp« klingt, an seiner Sollbruchstelle ab, fertig ist die Verbindung. 1925 wurde diese Technik in den Flugzeugbau eingeführt.

Und das ist das eigentlich Erstaunliche und wundert auch den aufmerksamen Fluggast, wenn er mal einen Blick auf die Tragflächen wirft: Flugzeuge sind bis zum heutigen Tag genietet. Ausgerechnet diese Uralttechnik dient einer High-Tech-Industrie als Konstruktionsgrundlage. Zwar sind die Methoden, in Wiefelstede entwickelt, ausgefeilt: Roboterartige Maschinen namens Endeffektor klemmen, bohren, dichten und nieten in einem Abwasch, und das Gegenstück auf der anderen Seite des Bauteils orientiert sich selbstständig und hoch präzise im Raum, um das Ende des Niets zu treffen und einen feinen Schlusskopf zu quetschen. Doch bei der Endmontage eines Airbus, wenn etwa das Cockpit an die Kabine geheftet wird, geht es beinah wieder zu wie auf der Schiffswerft. Niete, die der Automat von außen setzt, müssen echte Menschen von innen platt klopfen.

Dabei ist Nieten, technisch betrachtet, ein einigermaßen problematischer, wenn nicht paradoxer Vorgang. Man verbindet zwei Teile, indem man sie zunächst einmal quasi zerstört. Ein Flugzeugflügel ohne Niete sieht aus wie Schweizer Käse. Doch Aluminium, bisher beinahe konkurrenzloses Strukturmaterial der Flugzeuge, ist noch immer kaum anders als durch Nieten zusammenzuhalten. Schweißen beschädigt das Kristallgefüge des Werkstoffs zu sehr. Kleben gilt in einer extrem auf Sicherheit fixierten Industrie noch als zu heikel.

Das Nieten und seine schicke Konkurrenz, Laserschweißen oder Kleben, waren Thema einer Konferenz Fügetechnologien im Automobilbau im vergangenen Jahr in Ulm. Die Autobauer sind hier Innovationstreiber Nummer eins, weil, wenn mal was reißt, nicht gleich Hunderte Menschenleben auf dem Spiel stehen. Autos waren jahrzehntelang zuerst das Produkt von Schweißern, dann von Schweißrobotern. Weil sie aus Stahl waren. Um Sprit zu sparen, müssen sie aber leichter werden; Aluminium war in den vergangenen Jahren die Antwort. Das Spitzenmodell von Audi, der A8, wird von Tausenden von Nieten zusammengehalten. Ebenso sein unglückliches Brüderchen, der Audi A2, der nicht mehr produziert wird. Der Niet wurde so für eine kurze Zeit noch einmal hoch aktuell. Doch jetzt wird geklebt. Moderne Autos sind aus einem unübersichtlichen Materialmix hergestellt. Gut ist, was leicht und hart ist. Zum Beispiel CFK, ein hochfester Kunststoff mit eingebetteten Kohlefasern, oder Magnesium. 140 Meter Klebenaht halten die aktuelle Mercedes S-Klasse zusammen. Beim 7er BMW sind es sogar 150 Meter.

Dresden, Technische Universität, Institut für Produktionstechnik. Volker Thoms ist Professor für Umform- und Urformtechnik und Nietspezialist. Industrienah (er hat für DaimlerChrysler gearbeitet), visionär, aber auch enttäuscht. Industrie und Politik unterstützen den Niet und seinen Protagonisten nicht mehr. Dabei: Was der Niet nicht alles kann! »Nieten ist unter dynamischer Belastung besser als Schweißen. Der Niet kann atmen, eine Schweißnaht nicht. Will man Stahl und Alu verschweißen, ist das Aluminium verbrannt, wenn der Stahl gerade handwarm ist. Schweißt man moderne Hochleistungsstähle wie Tripelstahl, glüht man sie weich. Dagegen Nieten: »Da geht noch was!«

So eignet sich für die vollautomatische Fertigung der Vollstanzniet, der sich sein Bohrloch selbst schneidet. Herrliche Aussichten böte eventuell ein ultraharter Keramikniet. Und wer eingedenk des notorischen Krachs auf historischen Schiffswerften noch glaubt, Nieten sei laut, kennt das Taumeln nicht! Da prügelt kein Hammer mehr auf dem Niet herum: Ein Taumelstempel bearbeitet das Nietende kreisförmig »taumelnd« von der Seite und macht es sanft und leise platt.

Von geradezu ästhetischem Reiz ist das dem Nieten verwandte Verfahren des Clinchens. Dabei werden die beiden Fügeteile mittels eines Stempels punktuell in eine Matritze gepresst, sodass sich die beiden Schichten ineinander verhaken. Wer dann noch ein Tröpfchen Legierung in den Clinchpunkt fließen lässt, erhält eine dem Punktschweißen durchaus überlegene Verbindung. Übrigens kann man auch taumelnd clinchen!

Niete wird man auch künftig noch für Hosen brauchen. Und gegen Angst

Noch einmal Wiefelstede. Brötje-Chef Harstorff hat den Duden zu Rate gezogen. Man kann der oder das Niet oder die Niete sagen, alles erlaubt. Aber auch sinnvoll? Niet kommt von althochdeutsch hniutan, »befestigen«. Niete dagegen hat mit dem holländischen niet zu tun, was »nichts« bedeutet und eben auch »nichts gewonnen«. Welch fatale Verwirrung!

Michael Harstorff, der als Lieferant ja schon früh in die Neuentwicklungen von Airbus und Boeing eingeweiht ist, muss Geheimnisse für sich behalten können. Doch so viel ist bekannt: Das neue Großflugzeug von Boeing hat einen Rumpf aus CFK, die gesamte hintere Rumpfsektion besteht aus einem Stück. Das bedeutet für die Fügetechnik Nieten: Nur noch rund 30 Prozent der Niete werden benötigt. Die Zukunft bei Airbus wird aller Voraussicht nach ähnlich aussehen. Kleben kommt ebenfalls in Mode – mit zunehmender Erfahrung und besseren Kontrollmöglichkeiten der Klebenähte. Nebenbei verwendet Brötje neuerdings eine sehr pfiffige Methode, wie man auch Alu schonend schweißen kann. Das so genannte Reibrührschweißen kommt mit vergleichsweise lächerlich geringen Schweißtemperaturen aus und wird ab sofort bei Boeing eingesetzt. Brötje stellt sich bereits darauf ein, in Zukunft neben automatischen Nietanlagen auch automatische Klebanlagen zu fertigen. Der Kunde ist König.

Und was wird aus dem Niet? Er wird überleben. Nicht nur in den Jeans (»Nietenhose«). Das Schreckgespenst der Klebfreunde trägt den hässlichen Namen Delaminierung. Die wunderschönen neuen Kunststoffe, in Schichten aufgebaut, neigen gelegentlich dazu, von den Rändern her aufzureißen. Damit dies nicht geschehen kann, damit sich Autos und Flugzeuge in Zukunft nicht plötzlich zerlegen, wird man in gewissen Abständen zur Nietzange greifen und einen Niet setzen. Sein Name ist in der Fachwelt schon geläufig: Angstniet.