Entwicklung eines selbstschließenden Vollstanznietverfahrens für das Fügen ultrahochfester Stahlwerkstoffe mit Aluminiumlegierungen

Effizienter und zukunftsweisender Karosserieleichtbau ist gekennzeichnet durch ein Multi-Material-Design als Kombination aus höchstfesten, pressgehärteten Stählen für crashrelevante, hochbeanspruchte Strukturbauteile und Aluminiumlegierungen für weniger stark belastete Bereiche, wie z. B. Anbauteile. Für die wirtschaftliche Umsetzung solcher Leichtbaustrukturen in einer automobilen Großserie nimmt die Fügetechnik eine Schlüsselrolle ein.

Im Rahmen dieser Ausarbeitung wurde die Entwicklung eines auf dem Vollstanznietprozess basierenden, neuartigen Fügeverfahrens durchgeführt, welches das Fügen von geklebten Stahl-Aluminium-Verbindungen ohne einen Werkzeugwechselvorgang ermöglicht. Dazu wurde zunächst der Stanzprozess analysiert, um verfahrensspezifische Eigenschaften und deren Auswirkungen auf die Bruchflächenausbildung im Hinblick auf fügeteil- und werkzeugbedingte Einflussfaktoren aufzeigen und bewerten zu können. Auf Basis numerischer und experimenteller Untersuchungen wurden kausale Zusammenhänge zwischen der Niet-, Werkzeug- und Bruchflächengeometrie zu dem erzielbaren Verbindungsergebnis hergestellt und verbesserte Prozessparameter erarbeitet. Für Hybridfügeanwendungen wurden daraufhin die prozessbedingten Fügeteil-deformationen ermittelt, die Auswirkung auf die Klebflächengeometrie aufgezeigt und Verbesserungen abgeleitet. Das Potenzial der neu entwickelten Technologie wurde im Vergleich zu der im Karosseriebau etablierten Vollstanzniettechnologie durch Tragfähigkeits¬untersuchungen unter verschiedenen Belastungsarten aufgezeigt.