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SFB/Transregio 285

B05 - Konstruktive Auslegung wandlungsfähiger Fügeverbindungen

Das Teilprojekt B05 verfolgt das Ziel, eine ganzheitliche Konstruktionsmethode bereitzustellen, die den Produktentwickler 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 für den Konstrukteur handhabbares, analytisches Formelwerk sowie ein wissensbasierter Gestaltungsprozess erforscht werden, mit dem 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. Um dies zu erreichen, sind Methoden zu erarbeiten, die es erlauben, aus mathematischen Metamodellen analytische Auslegungsformeln abzuleiten. Grundlegend untersucht wird zudem die Erzeugung von aussagekräftigen mathematischen 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. Diese sind ferner abzugrenzen in vom Konstrukteur direkt beeinflussbare Parameter (Merkmale) und sich daraus ergebende Parameter (Eigenschaften). Neben der Ermittlung der relevanten 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. Zur Kontrolle der Zielerreichung wird der erarbeitete Konstruktionsprozess am Beispiel des Clinchens zweier gleichartiger Metalle unter statischer Last auf seine Handhabbarkeit hin evaluiert. 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.

Darstellung der Forschungsinhalte im TP B05

Mitglieder

Prof. Dr.-Ing. Sandro Wartzack
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg - Lehrstuhl für Konstruktionstechnik
wartzack@mfk.fau.de - +49 (0)9131 85 27987

Dr.-Ing. Benjamin Schleich
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg - Lehrstuhl für Konstruktionstechnik
schleich@mfk.fau.de - +49 (0)9131 85 23275

M. Sc. Christian Witzgall
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg - Lehrstuhl für Konstruktionstechnik
witzgall@mfk.fau.de - +49 (0)9131 85 23216

M. Sc. Christoph Zirngibl
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg - Lehrstuhl für Konstruktionstechnik
zirngibl@mfk.fau.de - +49 (0)911 5302 96618

Veröffentlichungen