Verfahrensflexible Halbhohlstanzniet-Clinch-Werkzeuge für das mechanische Fügen

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V43-Uhe


Kernthesen

  • Aufgrund der ähnlichen Verfahrenscharakteristik können beim Halbhohlstanznieten und Clinchen einheitliche Fügewerkzeuge verwendet werden.
  • Mithilfe von numerisch durchgeführten Sensitivitätsanalysen können die geometrischen Parameter von einheitlichen Fügewerkzeugen für eine Vielzahl verschiedener Werkstoffdickenkombinationen ermittelt werden.
  • Durch die Verwendung einheitlicher Fügewerkzeuge für das Halbhohlstanznieten und das Clinchen kann die Flexibilität in der Fertigung erhöht werden.

Zusammenfassung

Halbhohlstanznieten und Clinchen sind etablierte Verfahren zum Fügen von Automobilkarosserien. Für die Umsetzung beider Fügeverfahren werden C-Zangen, welche auf Industrieroboter montiert werden, genutzt.

Charakteristisch sind die Werkzeuge der beiden Verfahren, bestehend aus Stempel, Matrize und Niederhalter. Obwohl die Fügewerkzeuge beim Halbhohlstanznieten und Clinchen sehr ähnlich sind, wird in aktuellen Fertigungsprozessen nicht mit einheitlichen Werkzeugen gefügt. In diesem Beitrag wird das qualitätsgerechte Fügen mittels Halbhohlstanznieten und Clinchen mit einheitlichen Werkzeugen vorgestellt.

Ausgehend vom Fügeprozess mit konventionellen Werkzeugen, werden mithilfe von numerisch durchgeführten Sensitivitätsanalysen die geometrischen Parameter der vereinheitlichten Fügewerkzeuge bestimmt. Die Machbarkeit des Ansatzes wird anhand von experimentellen Fügeergebnissen demonstriert.


Darstellung des Nutzens für KMU

Das Innovationspotenzial des Forschungsvorhabens liegt in der Entwicklung eines kombinierten Halbhohlstanzniet-Clinch-Werkzeugsystems, mit dem die beiden Verfahren Halbhohlstanznieten und Clinchen ohne Werkzeugwechsel auf einer Anlage durchgeführt werden können.

Die im Vorhaben vorgesehene numerische Prozessauslegung ermöglicht es, systematisch optimierte Prozessparameter für beide Verfahren zu ermitteln. Das aus dem Forschungsvorhaben resultierende Werkzeugsystem trägt zur Flexibilisierung der mechanischen Fügeverfahren bei. Die erzielten Ergebnisse können von Systemherstellern zur individuellen Werkzeugauslegung verwendet werden.

Nutzer der Projektergebnisse sind somit vor allem KMU aus dem Bereich des Anlagenbaus für Clinch- und Halbhohlstanznietsysteme sowie Anwender beider Technologien. Insbesondere kleine Unternehmen können durch die Projektergebnisse mit geringen Investitionskosten sowohl das Clinchen als auch das Halbhohlstanznieten abdecken und von einer Senkung der Rüstzeiten in allen produzierenden Unternehmen profitieren.


Projekt

IGF 01IF22047N - EFB 01/120 - Laufzeit 01.11.2021-31.07.2024


Referent: Dr.-Ing. Benedikt Uhe, Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik, Universität Paderborn

 


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