Warum brechen Nylon-Clips bei der Montage? Fallstudie zur Schlagzähmodifizierung von Kfz-Clips und Rohrschellen

Kundenanforderung

Kleinteile mit hohem Volumen im Automobil: Verkleidungsclips, Kabelbaumhalter und Rohrschellen. Monteure drücken sie von Hand in die Blechöffnungen; sie müssen mit einem Klick sitzen, ohne dass die Rastnasen brechen. Nach der Montage müssen sie jahrelange Vibrationen und Temperaturwechsel überstehen – ohne sich zu lockern oder Geräusche zu verursachen.

Problem in der Produktion

Das Problem trat an der Montagelinie auf: Beim Eindrücken des Clips brach die Rastnase an der Wurzel ab, und das abgebrochene Stück fiel in die Karosserie. Im Winter oder in trockeneren Werkstattumgebungen traten mehr Brüche auf; frisch entformte Teile brachen häufiger als solche, die eine Weile gelagert wurden.

Der Kunde hatte zuvor versucht, ein 'weicheres' Material zu verwenden – die gebrochenen Nasen wurden weniger, aber es entstand ein neues Problem: Die Ausziehkraft der Clips war zu gering, was nach der Erprobung zu Lockerung und Geräuschen führte.

Die Analyse der Bruchstücke zeigte, dass die Brüche an der rechtwinkligen Übergangsstelle an der Rastnasenwurzel konzentriert waren – dem Punkt der höchsten Spannungskonzentration. Die Bruchfläche war glatt ohne Verstreckung – ein Sprödbruch. Das ursprüngliche Material war zu 'steif', das spätere zu 'weich'; keines passte zur Geometrie des Bauteils.

Modifizierungslösung

Clips benötigen 'Steifigkeit mit Zähigkeit': Sie müssen sich beim Eindrücken biegen lassen, ohne zu brechen, und dennoch eine starke Rückstellkraft haben.

Wir verwendeten PA6 als Basismaterial und wählten Schlagzähmodifikatoren mit guter Kompatibilität zu Nylon. Es wurden mehrere Abstufungen von niedriger zu hoher Modifikator-Dosierung hergestellt, wobei jede Stufe zu realen Clips spritzgegossen wurde – nicht nur zu Standard-Probekörpern – denn gute Probekörperdaten bedeuten nicht, dass der Clip im Blechloch funktioniert.

Für jede Stufe wurden drei Prüfungen durchgeführt: Montage bei Raumtemperatur, Montage nach Tiefkühlung und Messung der Ausziehkraft nach der Montage. So wurde der Bereich gefunden, in dem die Clips bei der Montage nicht brechen und die Ausziehkraft nicht abfällt.

Für Clips in der Nähe des Motorraums mit hohen Temperaturen wurde das Wärmestabilisierungssystem ergänzt. Für Rohrschellen mit höherem Haltebedarf wurde eine Kombination aus geringem Glasfaseranteil und Schlagzähmodifikator verwendet. Zusätzlich wurde dem Kunden empfohlen, die rechtwinklige Ecke an der Rastnasenwurzel in einen kleinen Radius zu ändern, um die Spannungskonzentration zu reduzieren.

Ergebnis

Mit der festgelegten Rezeptur brachen die Clips bei der Montage nicht mehr; auch nach Tiefkühlung ließen sie sich problemlos einrasten. Die Ausziehkraft lag wieder im geforderten Bereich, und die Probleme mit Lockerung und Geräuschen bei der Erprobung waren gelöst. Schließlich wurde das Material nach Einbauort in Stufen für Innenraum, Karosserie und Motorraumumgebung unterteilt – ein Lösungspaket deckte die gesamte Clip-Familie des Kunden ab.

Vorgehen

1. Sammlung der Bruchstücke und Montagevideos; Bestätigung der Bruchstelle und des Bruchbilds
2. Identifizierung der Spannungskonzentrationspunkte anhand der Bauteilgeometrie
3. Gradientenmuster mit Schlagzähmodifikator; Montage- und Ausziehkrafttests mit realen Clips bei Raumtemperatur und nach Tiefkühlung
4. Festlegung der Rezepturen nach Einbauort; Empfehlung für Radien an der Rastnase; Serienlieferung.