Beschreibung
P 1016 – Vollstanznieten von höchstfesten Stahlwerkstoffen in Mischbaustrukturen mittels selbstschließendem Vollstanznietelement
Die gesetzlichen Verordnungen den Ausstoß von Treibhausgasen zu reduzieren veranlasst die Automobilindustrie konsequenten Leichtbau umzusetzen. Die Senkung des CO2-Ausstoßes auf durchschnittlich 95g CO2/km im PKW-Verkehr bis 2020 ist beschlossen. Die Fahrzeugkarosserie bietet mit ihrem über 30%igen Anteil am Gesamtgewicht das größte Umsetzungspotential für Leichtbau, der durch Einsatz von höchstfesten Stählen und auch von anderen Leichtbauwerkstoffen wie Aluminium realisiert werden kann. Besonders die Mischbauweise aus presshartem Stahl und Aluminium in Kombination mit dem Kleben führt zu wirtschaftlichen Leichtbaulösungen. Eine geeignete Technologie zum Fügen der genannten Materialkombination ist das Vollstanznietkleben. Allerdings führen Vollstanznietklebverbindungen vor allem bei der Verwendung von besonders dünnen Fügeteilwerkstoffen zu Spalten zwischen den Fügeteilen und damit zu einer schlechten Klebstoffanbindung.
Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung einer modifizierten Stanzniettechnologie für das Verbinden von höchstfesten Blechwerkstoffen mit Aluminiumlegierungen. Dies erfolgt indem das Vollstanznieten so modifiziert wird, dass es ohne Prägering am matrizenseitigen Werkzeug arbeitet. Dafür wird die Prägekontur direkt unter dem Setzkopf des Niets angeordnet. Verbindungen, die mit dem neuartigen Verfahren Selbstschließendes Stanznieten erzeugt werden, sollen sich dann durch geringe fügeprozessbedingte Deformationen und eine gute Klebstoffanbindung auszeichnen.
Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurden mithilfe der Simulation Geometrieoptimierungen durchgeführt, welche durch experimentelle Untersuchungen validiert wurden. Anhand einer Verfahrensanalyse wurde daraufhin die Flexibilität des neu entwickelten Verfahrens ermittelt. Zudem wurden im Rahmen von Untersuchungen zum Hybridfügen die Verbindungseigenschaften des Verfahrens in Kombination mit Klebstoffen optimiert und das Eigenschaftsprofil erfasst. Dabei konnte ein Verbindungsverfahren entwickelt werden, mit welchem es möglich ist, effiziente und wirtschaftliche Verbindungen aus 22MnB5-Blechen und Aluminiumblechen im Dünnblechbereich herzustellen.
Veröffentlichung:
2017
Autoren:
Prof. Dr.-Ing. G. Meschut
