Der Einsatz der mechanischen Fügetechnik bietet die Möglichkeit zum Fügen von Mischbaustrukturen mit einem breiten Spektrum an Anforderungsprofilen und Werkstoff-Geometrie-Kombinationen. Aufgrund der von außen nur bedingt einsehbaren Prozesse, der hohen Anzahl an kombinierbaren Werkzeug-Varianten sowie variablen kraft- und wegbasierten Prozessparametern ist eine ganzheitliche Absicherung der Fügbarkeit in wandlungsfähigen Prozessketten entlang der Prozessschritte nicht mit konventioneller, experimentell geprägter Herangehensweise möglich.

Die Vision des Teilprojektes ist daher die Methodenentwicklung zur ganzheitlichen Prognose der Fügesicherheit, Fügeeignung und Fügemöglichkeit entlang der wandlungsfähigen Prozesskette. Für die notwendige Ganzheitlichkeit hinsichtlich der Fügeteilwerkstoffe, Fügeverfahren und Betriebsbedingungen werden im TP A01 neben der Entwicklung von Methoden auch bereits entwickelte Methoden anderer TP des TRR integriert. Kombinierte Methoden aus experimentellen Prüfmethoden und Simulationsmodellen, die das Verbindungsverhalten auf Grundlage des Werkstoffverhaltens beschreiben, werden entwickelt, um grundlegende Wirkprinzipien zu erschließen und die Prognose anhand der Simulation umfassend zu ermöglichen. Die Methoden werden abschließend zur Erarbeitung gezielter Flexibilisierungs- und Robustifizierungsmaßnahmen für wandlungsfähige Prozessketten gegenüber den variierenden Eingangsgrößen genutzt.

Im TP A01 wird eine Simulationsstrategie aufgebaut, die die Prozessschritte Fügeteilfertigung, Fügeprozess und Belastungsphase virtuell abbildet und eine Übergabe der relevanten Zustandsgrößen, wie Geometrie, Werkstoffverfestigung und Schädigung für eine durchgängige Simulation der mechanischen Fügbarkeit erlaubt. Mit dem Simulationsmodell sollen in einem iterativen Prozess der Nutzwert und die Sensitivität der übertragenen Zustandsgrößen hinsichtlich des Gesamtprozesses und gegenüber den jeweils nachfolgenden Prozessschritten untersucht werden. Für die Validierung der Simulationsmodelle wird die gesamte Prozesskette experimentell detailliert nachvollzogen, wobei Geometrie und Werkstoffzustand nach jedem Prozessschritt sowie die Prozessgrößen möglichst lokal ermittelt werden. Erforderlich ist dabei die Entwicklung neuer Prüfmethoden zur Charakterisierung der Reibeigenschaften und des Schädigungsverhaltens von Fügeteilwerkstoffen unter den komplexen Randbedingungen der Prozesskette. Zudem müssen geeignete Probenformen entwickelt werden, welche die gesamte Prozesskette durchlaufen können und eine gezielte Einstellung des Werkstoffzustandes bei der Fügeteil-Fertigung im Bereich der Fügezone sowie kombinierte Belastungszustände ermöglichen.