B05 - Kon­struk­ti­ve Aus­le­gung wand­lungs­fä­hi­ger Fü­ge­ver­bin­dun­gen

Das Teilprojekt B05 verfolgt das Ziel, eine ganzheitliche Konstruktionsmethode bereitzustellen, die Produktentwickelnde befähigt, in der Entwurfsphase sowohl die Gestalt von Fügeteil und Fügestelle festzulegen als auch die Fügeverbindung selbst auszuwählen und rechnerisch zu dimensionieren. Dafür wird ein handhabbares, analytisches Formelwerk sowie ein wissensbasierter Gestaltungsprozess erforscht, mit welchem die Anforderungen der Fertigung, aber auch der Beanspruchungsgerechtheit berücksichtigt werden können. Unterstützt wird hierdurch vor allem die frühe Phase der Produktentwicklung, noch vor der gestaltgebenden Phase bzw. dem Vorliegen ausdetaillierter CAD-Produktmodelle. Die zentrale wissenschaftliche Herausforderung des Teilprojekts besteht darin, die Methode zur konstruktiven Auswahl und Auslegung mechanischer Fügeverbindungen einerseits handhabbar zu halten und andererseits so anpassungsfähig zu gestalten, um auch verschiedene Fügeverfahren flexibel und robust in wandlungsfähigen Prozessketten auslegen zu können. Dafür sind Methoden zu erarbeiten, die es erlauben, aus mathematischen Metamodellen analytische Auslegungsformeln abzuleiten. Grundlegend untersucht wird zudem die Erzeugung von aussagekräftigen Metamodellen auf Basis experimentell und simulativ gewonnener Daten. Dies stellt aufgrund der Begrenztheit der zugrundeliegenden Daten gegenüber der bekannten, auf großen Datenmengen basierenden Metamodellierung eine besondere Herausforderung dar. Aus Sensitivitäts- und Robustheitsanalysen an den Metamodellen ergeben sich relevante und nicht-relevante Parameter als Basis für die Modellreduktion. Neben der Ermittlung relevanter Konstruktionsparameter stellt die Betrachtung der geometrischen Gestaltung einen weiteren Fokus des Teilprojekts dar. Die geometrischen Gestaltungsmöglichkeiten und -restriktionen, die sich beispielsweise aus den Anforderungen der Fertigung, aber auch für eine kraftflussgerechte Gestaltung ergeben, sollen dazu in eine Wissensbasis überführt werden. Auf den Ergebnissen der Parameterabstraktion und der Gestaltungsrestriktionen aufbauend ist ein konstruktionsmethodischer Entwicklungsprozess zu strukturieren, der die relevanten Auslegungskriterien wie beispielsweise Steifigkeit, Festigkeit oder Korrosionsbeständigkeit der Verbindung gewichtet und die vom Konstrukteur zu unternehmenden Schritte definiert. Nach Abschluss des Vorhabens steht damit eine Konstruktionsmethode zur Verfügung, welche der Wandlungsfähigkeit mechanischer Fügeverbindungen sowie der Robustheit und Übertragbarkeit auf weitere Verfahren Rechnung tragen kann.