Ortwin Hahn Knihy

Mit Stanznieten lassen sich hochfeste Stahlwerkstoffe sowohl artrein aber auch in Mischbauweise mit Leichtbauwerkstoffen bei hoher Prozesssicherheit und Festigkeit verbinden. Halbhohlstanznietverbindungen können mit dem Typ HD2 in einem schnellen Fügeprozesses (100-150 mm/s) prozesssicher ohne Rissbildung hergestellt werden. Versuche zeigen die unterschiedlichen Versagensmechanismen von drei Verbindungsarten und die Lage der Wöhlerlinien für die Kriterien Bruch und technischer Anriss auf und geben Erkenntnisse über den Anrissort und -zeitpunkt in Abhängigkeit von der Belastungsrichtung. Insbesondere kleinere Unternehmen werden in die Lage versetzt, Stanznietverbindungen in TRIP-Stählen prozesstechnisch zu beherrschen und unter zyklischer Belastung auszulegen bzw. abzuschätzen.

Das druckluftbetriebene Impulsfügen oder Bolzensetzen ist zum Fügen von Mischbauweisen aus Blech- und Profilwerkstoffen und auch für den Einsatz in der industriellen Serienfertigung geeignet. Dabei können vor dem Hintergrund des Recyclings und der Reparaturmöglichkeit prinzipiell auch schraubbare Hilfsfügeelemente verwendet werden. In Untersuchungen zum Einfluss der Steifigkeit und der Prozessparameter auf die Deformation der Fügeteile werden Konstruktionshinweise abgeleitet. Damit ist das impulsförmige Fügen im Vergleich zu etablierten Verfahren, wie dem Fließformschrauben, konkurrenzfähig.

Im zunehmenden Einsatz der Mischbauweise haben die mechanischen Fügeverfahren gegenüber den wärmeintensiven thermischen Verfahren an Bedeutung gewonnen, weil mit ihnen artverschiedene Werkstoffe gefügt werden, ohne die spezifischen Eigenschaften der Fügeteile zu verändern. Mit Hilfe loch- und gewindeformender Schrauben oder Stanznieten wird eine kraft- und formschlüssige Verbindung ohne aufwendige Vorlochoperation realisiert. Sie haben zudem den Vorteil, dass eine einseitige Zugänglichkeit zur Fügestelle ausreicht. Immer genauere Auslegungen von Bauteilen sollen Über- und Unterdimensionierungen verhindern. Dies bedingt jedoch präzise Informationen über das Verhalten der Fügestelle in crashbelasteten Blechstrukturen. Das Projekt ermittelt bisher nicht vorhandene Verbindungskennwerte als Eingangsdaten für die Simulation gefügter Blechstrukturen unter schlagartiger Belastung.

Das Projekt erarbeitet geeignete Fertigungsparameter zur Minimierung des Klebstoffeinflusses auf die Ausprägung von Blindnieten an dünnwandigen Blechverbindungen. Es zeigt Herausforderungen und notwendige Optimierungsmaßnahmen auf, welche bei der Herstellung von Verbindungen aus Stahl- und Aluminiumwerkstoffen mittels wärmearmer Hybridfügetechniken zu beachten sind.

Mit einfachen Prüfaufbauten können qualitative sowie quantitative Aussagen über die Verbindungskennwerte „verbleibende Klemmkraft“ sowie die „verbleibende Lochleibung“ getroffen werden, was einen bedeutenden Mehrwert zur Auslegung von Verbindungen mittels Blindnieten darstellt. Weiterhin wird deren Einfluss auf das Tragverhalten unter zyklischer Belastung ermittelt. Mittels der Methode der Finiten-Elemente wird der Setzprozess der untersuchten Blindnietsysteme numerisch stabil abgebildet. An diesen Modellen können Parameterstudien zur Ermittlung von Einflussgrößen auf den Setzprozess durchgeführt werden.

Der Vergleich zwischen den Experimenten und der Simulation liefert für den Setzprozess eines Halbhohlstanznietes sowie für die Kopfzugbelastung die benötigten Parameter, um eine Software für die automatisierte Simulation von Verbindungen mit Halbhohlstanznieten zu erstellen, die auch für Anwender ohne Wissen im Bereich der Finiten-Elemente-Methode bedienbar ist.