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SFB/Transregio 285

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 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. Daher ist das übergeordnete Ziel des Teilprojektes die Wandlungsfähigkeit des Stanznietprozesses durch universelle Hilfsfügeteile und eine in situ Prozessregelung zu ermöglichen, womit sowohl der Einfluss prozessseitiger Störgrößen- und Prozessparameterschwankungen als auch außerplanmäßiger Änderungen der Randbedingungen auf die Fügeverbindung an Bedeutung verlieren. Das Ziel des Teilprojektes soll mit der Verfolgung zweier Lösungsstrategien erreicht werden, die sich synergetisch ergänzen. Der Ansatz betrifft die Beschreibung einer adaptiven, linearen Prozessführung, um die Wandlungsfähigkeit des Hilfsfügteils im Hinblick auf zusätzliche Eingriffsmöglichkeiten zu analysieren sowie die 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. Durch Analyse der Prozessgrößen während der drei charakteristischen Prozessphasen Schneiden, Spreizen und Stauchen sollen gezielt Maßnahmen durch Anpassung relevanter Prozessparameter unter Beachtung der Messunsicherheit ergriffen werden 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, wodurch ein möglichst weiter Einsatzraum abgedeckt wird. 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.

Übersicht der Forschungsinhalte von TP C02 sowie methodische Vorgehensweise

Mitglieder

Prof. Dr.-Ing. Gerson Meschut
Universität Paderborn - Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik
meschut@lwf.upb.de - +49 (0)5251 60 3031

Dr.-Ing. Dipl.-Wirtsch.-Ing. Univ. Michael Lechner
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg - Lehrstuhl für Fertigungstechnologie
michael.lechner@fau.de - +49 (0)9131 85 28310

Dipl.-Ing. (FH) Manfred Vogel
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg - Lehrstuhl für Fertigungstechnologie
manfred.vogel@fau.de - +49 (0)9131 85 28285

M. Sc. Fabian Kappe
Universität Paderborn - Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik
fabian.kappe@lwf.upb.de - +49 (0)5251 60 5328

M. Sc. Vadim Sartisson
Universität Paderborn - Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik
vadim.sartisson@lwf.upb.de - +49 (0)5251 60 5274

M. Sc. Simon Wituschek
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg - Lehrstuhl für Fertigungstechnologie
simon.wituschek@fau.de - +49 (0)9131 85 20768

Veröffentlichungen