Hilfsfügeteilfreies Fügen

Laufzeit:

Start: 1. Juli 2019
Ende: 30. Juni 2027

Kurzbeschreibung

Ziel dieses TP ist die grundlagenwissenschaftliche Erforschung des hilfsfügeteilfreien Fügens mittels umformtechnisch hergestellter, metallischer Pin-Strukturen, die in den Fügepartner eingepresst oder nach der Einbringung in entsprechende Aussparungen verstemmt werden, und den hiermit erzielbaren Verbindungseigenschaften. Dies umfasst den Aufbau eines grundlegenden Verständnisses der wirkenden Mechanismen mit dem Fokus der Machbarkeit in der Phase 1, die Optimierung der Pin-Struktur hinsichtlich der Geometrie und der Anordnung sowie des Fügeprozesses für die gezielte Einstellung von Verbindungseigenschaften in Phase 2 und die Übertragbarkeit der Technologie auf ein erweitertes Anwendungsspektrum in Phase 3. Ziel in Phase 1 ist daher die Erarbeitung eins grundlegenden Verständnisses des Fließpressens definierter metallischer Pin-Geometrien aus der Blechebene mittels lokaler Stoffanhäufung, um sich einstellende lokale Veränderungen der Werkstoffeigenschaften, wie z. B. der Festigkeit, bestimmen zu können. Parallel dazu sollen verschiedene Prozessführungsstrategien zum Fügen von Metall und FKV sowie verschiedener Metalle grundlegend erforscht und Prozessfenster abgeleitet werden. Bei FKV sollen im Sinne eines faserschonenden Einpressens der Pin-Strukturen bzw. einer Lochformung für ein Verstemmen der Pin-Strukturen ohne De­la­mination des FKV verschiedene Prozessrouten untersucht werden, bei denen Ultraschall, Vibration, Infrarotstrahlung oder Kombinationen dieser Verfahren zur Aufschmelzung der Matrix genutzt werden mit dem Ziel geeignete Prozessrouten zu identifizieren und Verständnis der wirkenden Mechanismen zu generieren. Auf Basis der Erkenntnisse der Pin-Herstellung und den Ergebnissen hinsichtlich der Fügeprozesse soll ein grundlegendes Prozessverständnis aufgebaut werden, das die Weiterentwicklung der Pin-Geometrie sowie die Definition geeigneter einfacher, regelmäßiger Pin-Anordnungen und -Dimensionen im nächsten Schritt erlaubt. Um den unterschiedlichen Anforderungen aus Pin‑Herstellungsprozess und Fügeverfahren gerecht zu werden, ist die Wandlungsfähigkeit der Werkzeug- und Fügetechnik es­sentiell. Entsprechend sollen die werkzeugseitige Anpassung und die gezielte Prozessteuerung bei der Pin-Herstellung untersucht werden, um die hiermit möglichen Variationsmöglichkeiten aufzu­zeigen. Zudem soll zusätzlich speziell bei Metall-FKV-Verbindungen durch eine Anpassung der Prozessführung die Wandlungsfähigkeit der Füge­operation erreicht werden, um auf unterschiedliche Bedingungen, wie Faserlage und Lagenaufbau des FKV, zu reagieren. Abschließend sollen die richtungsabhängigen Verbindungseigenschaften und das Einsatzverhalten der mit den entwickelten Pin-Geometrien gefügten Multi-Material-Verbindungen in Abhängigkeit der Pin-Dimen­sionierung und -Anordnung charakterisiert, bewertet werden, um die maßgeblichen Einflussfaktoren auf die Verbindungseigenschaften zu identifizieren.

Laufzeit:

Forschungsgruppen

• Fertigungsprozesse

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