Einsatzgrenzenerweiterung und Flexibilitätssteigerung von einseitig wirkenden mechanischen Fügeverfahren durch prozessintegrierte Fügeteilerwärmung für den stahlintensiven Leichtbau

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S23-LWF


Kernthesen

 

  • Entwicklung eines thermisch unterstützten FLS-Prozesses
  • Prozessintegrierte Fügestellenkonditionierung
  • Erweiterung der Verfahrenseinsatzgrenzen

Zusammenfassung

Den gesetzlichen Forderungen zur Senkung der CO2-Emissionen wird unter anderem mit innovativen Leichtbaukonzepten begegnet. Im Rahmen des werkstofflichen Leichtbaus wird häufig der Ansatz des sogenannten Multi-Material-Design verfolgt, bei dem Bauteile aus spezifisch ausgewählten Leichtbauwerkstoffen hergestellt werden.

Hieraus resultieren Verbindungsstellen aus höchstfesten Stahlwerkstoffen in Kombination mit Aluminiumwerkstoffen. Aufgrund der unterschiedlichen Werkstoffeigenschaften sind diese nicht ohne Weiteres mit konventioneller, thermischer Fügetechnologie fügegeeignet. Infolge der beanspruchungsgerechten sowie steifigkeitsoptimierten Auslegung der Leichtbaustrukturen, weisen diese zunehmend eine profilintensive Bauweise auf, sodass lediglich eine einseitige Zugänglichkeit zur Fügestelle besteht.

Ein wirtschaftliches Fügeverfahren, welches das Verbinden artverschiedener Werkstoffe bei einseitiger Zugänglichkeit ermöglicht, ist das fließlochformende Schrauben (FLS). Derzeitig liegen die Prozessgrenzen des Verfahrens bei Verschraubungen von höchstfesten Stahlgüten, welche jedoch breite industrielle Anwendungsfelder aufweisen. Somit kann das Potenzial dieses wirtschaftlichen Fügeverfahrens aktuell nicht vollumfänglich ausgeschöpft werden.

Der Ansatz des Forschungsprojektes besteht daher in der Entwicklung eines thermisch unterstützten FLS-Prozesses, bei dem die Fügestelle während bzw. kurz vor dem Fügeprozess lokal konditioniert wird. Ziel ist es, die Fügeeignung von Werkstoffkombinationen, welche die Einsatzgrenzen des FLS nach dem aktuellen Stand der Technik übersteigen, auf Grundlage der Fügestellenkonditionierung prozessintegriert sicherzustellen.


Projekt

FOSTA P 1309, IGF 19943 N

Referent: Martin Ivanjko, M.Sc.


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