Modellbildung
Ausschlaggebend für die Versagensursache beim mechanischen Fügeprozess ist insbesondere die vorherrschende Spannungssituation, das komplexe Werkstoffverhalten unter Berücksichtigung von Reibung, Plastizität und Schädigungsmechanismen sowie häufig falsch gefügte oder überbeanspruchte Verbindungen. Im Hinblick auf die Betriebsbeanspruchung müssen zudem auch Korrosionsphänomene sowie die Entstehung und Ausbreitung von Ermüdungsrissen berücksichtigt werden, um Schäden an mechanisch gefügten Strukturen unter Betriebsbeanspruchung zu vermeiden. Zur Analyse der Eigenschaften einer Clinchverbindung werden bislang häufig Trial-and-Error-Methoden und erfahrungsbasierte Ansätze verwendet. Diese sind jedoch zum Teil nur starr für individuelle Werkstoff-Geometrie-Kombinationen gültig, so dass die Auslegung des Clinchprozesses derzeit nur begrenzt auf externe Prozessänderungen reagieren kann und für jede Werkstoffkombination individuell erfolgen muss.
Eine zuverlässige Vorhersage der Fügbarkeit erfordert daher eine umfassende Methodik, die den gesamten Produktlebenszyklus vom zu fügenden Material über die Herstellung bis hin zum Betrieb der Verbindung betrachtet. Diese ganzheitliche Betrachtungsweise ist essenziell für eine exakte Prozesssimulation sowie eine zielsichere Tragfähigkeits- bzw. Lebensdauerprognose und somit wesentlicher Gegenstand der teilprojektübergreifenden Zusammenarbeit im AK „Modellbildung“. Die im Arbeitskreis vertretenen Teilprojekte des TRR erforschen ganzheitliche Modellierungsansätze und tragen so zur Durchdringung der komplexen Ursache-Wirk-Zusammenhänge beim mechanischen Fügen unterschiedlicher Werkstoffe (z.B. Aluminium, Stahl und Faserverbundwerkstoffe) bei. In diesem Zusammenhang wird die numerische Modellierung der gesamten Fügeprozesskette mithilfe der Software LS-Dyna angestrebt, wobei die Designphase des Produkts, der Fügeprozess mit Schädigungsmodellierung sowie die aus der Betriebsphase resultierenden Eigenschaften der Fügeverbindung (u.a. Korrosion und Ermüdungsrisswachstum) zu berücksichtigen sind. Eine konsequente Betrachtung dieser Phasen ist erforderlich, um geclinchte Produkte prozesssicher herzustellen und die Funktion über die gesamte Lebensdauer erfüllen zu können. Eine Simulationskette, die alle Bereiche zur Herstellung einer geclinchten Struktur berücksichtigt, trägt maßgeblich zum Verständnis der komplexen Wirkzusammenhänge beim mechanischen Fügen unterschiedlicher Werkstoffe bei und sichert somit die Fügbarkeit in wandlungsfähigen Prozessketten.
Projekte
Arbeitskreisleiterin
Chief Engineer -
Office: IW1.872
Phone: +49 5251 60-5327
E-mail: schramm@fam.uni-paderborn.de
Mitglieder
Member -
Office: P1.3.22.1
Phone: +49 5251 60 3811
E-mail: christian.bielak@lwf.uni-paderborn.de
Member - Projectnr. B01, C04
Phone: +49 351 463 37616
E-mail: alexander.brosius@tu-dresden.de
Member - Teilprojekt A05
Phone: +49 9131 85 64400
E-mail: johannes.friedlein@fau.de
Member - Teilprojekt A03
Phone: +49351 463 38155
E-mail: benjamin.groeger@tu-dresden.de
Member - Teilprojekt A03
Phone: +49 351 463 38153
E-mail: maik.gude@tu-dresden.de
Member - Teilprojekt B03
Phone: +49 351 46333401
E-mail: sven.harzheim@tu-dresden.de
Member - Teilprojekt A03
Phone: +49 351 463 38007
E-mail: andreas.hornig@tu-dresden.de
Member - Teilprojekt C04
Phone: +49 351 463 37916
E-mail: daniel.koehler3@tu-dresden.de
Member - subproject B01
Office: Y2.327
Phone: +49 5251 605406
E-mail: sven.martin@uni-paderborn.de
Speaker - Teilprojekte A01, C02, Z
Phone: +49 5251 60 3031
E-mail: meschut@lwf.uni-paderborn.de
Member - Teilprojekt B01
Phone: +49 351 463 42497
E-mail: christian.steinfelder@tu-dresden.de
Member - Teilprojekt A05
Phone: +49 9131 8528501
E-mail: paul.steinmann@fau.de
Member - subproject B03
Phone: +49 351 463337013
E-mail: thomas.wallmersperger@tu-dresden.de
Publications
A Review on the Modeling of the Clinching Process Chain - Part III: Operational Phase
B. Schramm, S. Harzheim, D. Weiß, T.D. Joy, M. Hofmann, J. Mergheim, T. Wallmersperger, Journal of Advanced Joining Processes (2022).
A Review on the Modeling of the Clinching Process Chain - Part I: Design Phase
B. Schramm, S. Martin, C. Steinfelder, C.R. Bielak, A. Brosius, G. Meschut, T. Tröster, T. Wallmersperger, J. Mergheim, Journal of Advanced Joining Processes 6 (2022).
A Review on the Modeling of the Clinching Process Chain - Part II: Joining Process
B. Schramm, J. Friedlein, B. Gröger, C.R. Bielak, M. Bobbert, M. Gude, G. Meschut, T. Wallmersperger, J. Mergheim, Journal of Advanced Joining Processes (2022).
Show all publications