C02 - Wandlungsfähiges Fügen mit Hilfsfügeteil

Aufgrund ökonomischer und ökologischer Anforderungen und dem damit verbundenen Trend des Leichtbaus gewinnen umformtechnische, vorlochfreie Fügeverfahren zunehmend an Bedeutung. Bedingt durch immer höhere Ansprüche an die Verbindungstechnik in Folge des steigenden Einsatzes von höher- und höchstfesten Werkstoffen sowie von Mischbaustrukturen einerseits und einer zunehmenden Variantenbildung andererseits sind neuartige Methoden und Verfahren für die Herstellung wandlungsfähiger und maßgeschneiderter Fügeverbindungen essentiell. Aufgrund der bislang nur begrenzten Möglichkeiten, auf diese Veränderungen zu reagieren, müssen neue Strategien entwickelt werden, um mit adaptiven Werkzeugen, Hilfsfügeteilen und Prozesskinematiken die Wandlungsfähigkeit der mechanischen Fügetechnik zu erhöhen. Das Ziel des Teilprojektes ist deshalb, die Wandlungsfähigkeit des Stanznietprozesses durch universelle Hilfsfügeteile und eine in situ Prozessregelung zu steigern, womit sowohl prozessseitige Störgrößen- und Prozessparameterschwankungen als auch außerplanmäßige Änderungen der Randbedingungen in Bezug auf die Fügeverbindung an Bedeutung verlieren. Hierfür werden zwei Lösungsstrategien verfolgt, die sich synergetisch ergänzen. Der Ansatz betrifft zum Ersten die Beschreibung einer adaptiven, linearen Prozessführung, um die Wandlungsfähigkeit des Hilfsfügteils im Hinblick auf zusätzliche Eingriffsmöglichkeiten zu analysieren sowie zum Zweitendie prozesssichere Herstellung einer maßgeschneiderten Fügeverbindung durch Umformung und Einbringung von Stanznietelementen durch einen Taumelprozess. Parallel zur Analyse eines Taumelprozesses wird eine Stör- und Prozessgrößenanalyse innerhalb eines konventionellen Stanznietprozesses durchgeführt, um somit innere und äußere Einflussfaktoren zu identifizieren und ihre Auswirkung auf die Fügequalität bezüglich der möglichen Beanspruchung analysieren zu können. Die Weiterentwicklung des Stanznietelements bildet einen weiteren Ansatz zur Steigerung der Wandlungsfähigkeit ab, der auf einer geometrischen, werkstofflichen und funktionellen Anpassung der Hilfsfügeteile beruht. In diesem Zusammenhang stellt die Simulation des Fügeprozesses einen wichtigen Bestandteil der Entwicklungsarbeit dar und hilft, ein vertieftes Prozessverständnis herleiten zu können, das die Findung geeigneter Nietelementvarianten unterstützt. Schlussendlich sollen adaptive Werkzeuge konzeptionell entwickelt werden, die auf angetriebenen Aktivelementen beruhen und eine individuelle Anpassung der Werkzeugkonfiguration an die Fügestelle erlauben.

Wandlungsfähiges Fügen

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Veröffentlichungen

Publikationen

Test Method for Friction Characterization of Rivets
S. Wituschek, C.M. Kuball, M. Merklein, M. Lechner, Defect and Diffusion Forum 404 (2020) 132–137.
Investigation of influencing parameters on the joint formation of the self-piercing riveting process
F. Kappe, S. Wituschek, M. Lechner, M. Bobbert, G. Meschut, M. Merklein, in: 2020.
Inverse parameter identification of an anisotropic plasticity model for sheet metal
J. Friedlein, S. Wituschek, M. Lechner, J. Mergheim, P. Steinmann, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering 1157 (2021) 012004.
Friction Characterisation for a Tumbling Self-Piercing Riveting Process
S. Wituschek, M. Lechner, Key Engineering Materials 883 (2021) 27–34.
Influence of rivet length on joint formation on self-piercing riveting process considering further process parameters
F. Kappe, C.R. Bielak, V. Sartisson, M. Bobbert, G. Meschut, in: ESAFORM 2021, University of Liege, 2021.
New Approach for Versatile Self Piercing Riveting: Joining System and Auxiliary Part
F. Kappe, M. Bobbert, G. Meschut, Key Engineering Materials 883 (2021) 3–10.
Joining suitability of cast aluminium for self-piercing riveting
M. Neuser, F. Kappe, M. Busch, O. Grydin, M. Bobbert, M. Schaper, G. Meschut, T. Hausotte, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering (2021).
Mechanical Properties and Joinability of AlSi9 Alloy Manufactured by Twin‐Roll Casting
M. Neuser, F. Kappe, J. Ostermeier, J.T. Krüger, M. Bobbert, G. Meschut, M. Schaper, O. Grydin, Advanced Engineering Materials 24 (2022).
Pin Extrusion for Mechanical Joining from Orbital Formed Tailored Blanks with Local Material Pre-Distribution
D. Römisch, A. Hetzel, S. Wituschek, M. Lechner, M. Merklein, Journal of Manufacturing and Materials Processing 6 (2022).
Clinching of Aluminum Materials – Methods for the Continuous Characterization of Process, Microstructure and Properties
R. Kupfer, D. Köhler, D. Römisch, S. Wituschek, L. Ewenz, J. Kalich, D. Weiß, B. Sadeghian, M. Busch, J.T. Krüger, M. Neuser, O. Grydin, M. Böhnke, C.R. Bielak, J. Troschitz, Journal of Advanced Joining Processes 5 (2022).
Review on mechanical joining by plastic deformation
G. Meschut, M. Merklein, A. Brosius, D. Drummer, L. Fratini, U. Füssel, M. Gude, W. Homberg, P.A.F. Martins, M. Bobbert, M. Lechner, R. Kupfer, B. Gröger, D. Han, J. Kalich, F. Kappe, T. Kleffel, D. Köhler, C.-M. Kuball, J. Popp, D. Römisch, J. Troschitz, C. Wischer, S. Wituschek, M. Wolf, Journal of Advanced Joining Processes 5 (2022).
Geometric and mechanical joint characterization of conventionally and tumbled self-piercing riveting joints
S. Wituschek, F. Kappe, G. Meschut, M. Lechner, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part L: Journal of Materials: Design and Applications (2022).
Mechanical Properties and Joinability of AlSi9 Alloy Manufactured by Twin‐Roll Casting
M. Neuser, F. Kappe, J. Ostermeier, J.T. Krüger, M. Bobbert, G. Meschut, M. Schaper, O. Grydin, Advanced Engineering Materials 24 (2022).
Joining of multi-material structures using a versatile self-piercing riveting process
F. Kappe, S. Wituschek, M. Bobbert, M. Lechner, G. Meschut, Production Engineering (2022).
Numerical Investigation of the Influence of a Movable Die Base on Joint Formation in Semi-tubular Self-piercing Riveting
F. Kappe, S. Wituschek, V. de Pascalis, M. Bobbert, M. Lechner, G. Meschut, in: Materials Design and Applications IV, Springer International Publishing, Cham, 2022.
Determining the influence of different process parameters on the versatile self-piercing riveting process using numerical methods
F. Kappe, C. Zirngibl, B. Schleich, M. Bobbert, S. Wartzack, G. Meschut, Journal of Manufacturing Processes 84 (2022) 1438–1448.
Increasing flexibility of self-piercing riveting by reducing tool–geometry combinations using cluster analysis in the application of multi-material design
F. Kappe, L. Schadow, M. Bobbert, G. Meschut, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers Part L Journal of Materials Design and Applications (2022).
Determining the properties of multi‑range semi‑tubular self‑piercing riveted joints
F. Kappe, S. Wituschek, M. Bobbert, G. Meschut, Production Engineering (2022).
Mechanical Properties and Joinability of AlSi9 Alloy Manufactured by Twin‐Roll Casting
M. Neuser, F. Kappe, J. Ostermeier, J.T. Krüger, M. Bobbert, G. Meschut, M. Schaper, O. Grydin, Advanced Engineering Materials 24 (2022).
Versatile self-piercing riveting with a tumbling superimposed punch
S. Wituschek, L. Elbel, M. Lechner, in: Materials Research Proceedings, Materials Research Forum LLC, 2023.
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Prof. Dr.-Ing. Gerson Meschut

Sonderforschungsbereich Transregio 285

Teilprojekte A01, C02, Z

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Dr.-Ing. Michael Lechner

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Teilprojekt C02

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M.Sc. Clara-Maria Kuball

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Dipl.-Ing. (FH) Manfred Vogel

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M. Sc. Fabian Kappe

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M.Sc. Simon Wituschek

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