Beschreibung
P 1350 – Einseitiges Widerstandselementschweißen für die stahlintensive Mischbauweise
Vor dem Hintergrund knapper werdender Ressourcen und der Erreichung klimapolitscher Ziele zur Verringerung von CO2-Emissionen mittels gesetzlicher Vorgaben, sind die Fahrzeughersteller bestrebt, den Kraftstoff- bzw. Energieverbrauch ihrer Neufahrzeuge trotz steigender Kundenforderungen nach Sicherheit, Komfort, Qualität und Langlebigkeit deutlich zu senken. Dabei besitzt die Fahrzeugkarosserie in vielen Fällen das höchste Gewichtseinsparpotential. Die Mittel zur Gewichtsreduzierung können sowohl die Werkstoffauswahl als auch konstruktive Maßnahmen umfassen. Die Anwendung von ultrahochfesten Stählen bzw. pressharten Stählen im Karosserierohbau hat in den vergangenen Jahren stetig zugenommen. Aufgrund ihrer hohen Festigkeit ermöglichen speziell die ultrahochfesten Stähle eine Anwendung dünnerer Blechdicken und tragen damit zur Gewichtsreduktion bei. Neben der konventionellen, automobilen Blech-Schalenbauweise mit höchstfesten Stahlgüten existiert u.a. das Konzept des Formleichtbaus mit Hohlprofilen aus warmumformbaren Stählen mit hoher Torsionssteifigkeit. Bei dieser Karosserie-Bauweise muss die Fügetechnik eine ausreichend hohe Verbindungsfestigkeit bei einer einseitigen Zugänglichkeit zur Fügestelle gewährleisten. Das Widerstandsschweißen stellt aufgrund seiner hohen Wirtschaftlichkeit eine insbesondere bei den KMU aus den Bereichen der Blech- und Profilverarbeitung sehr verbreitete Fügetechnik dar.
Das Forschungsprojekt befasste sich mit der Untersuchung und Qualifizierung des Widerstandselementschweißens (WES) bei einseitiger Zugänglichkeit zur Fügestelle. In einer numerischen und experimentellen Analyse zum einseitigen Schweißprozess wurden die entstandenen Verbindungen bzgl. ihrer Eigenschaften untersucht sowie die Prozessgrenzen ermittelt. Hierzu wurden die Verfahrensgrundlagen dahingehend erarbeitet, dass der einseitige Fügeprozess sowie die mechanischen und technologischen Eigenschaften der Verbindungen charakterisiert wurden. Die Entwicklung und Optimierung der erforderlichen Anlagentechnik und Hilfsfügeelemente sowie die Ermittlung von signifikanten Einflussfaktoren und optimalen Prozessparamatern ermöglichen es dem Anwender, die Potentiale des einseitigen Widerstandselementschweißens (eWES) voll auszuschöpfen.
Die Umsetzung der gewonnenen Ergebnisse markiert einen wichtigen Beitrag zur Weiterentwicklung des WES und der wirtschaftlichen Herstellung zukünftiger stahlintensiver Leichtbaustrukturen bei nur einseitiger Zugänglichkeit zur Fügestelle, wie z.B. die Profilbauweise im Multi-Material-Design.
Veröffentlichung:
Juli 2022
Autoren:
Univ.-Prof. Dr.-Ing. U. Reisgen, Dr.-Ing. A. Schiebahn, M.Sc. M. Epperlein, Prof. Dr.-Ing. G. Meschut, M.Sc. V. Haak
