Numerische und experimentelle Untersuchungen zum Thermischen Nieten von polymeren Werkstoffen

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr.-Ing. Birgit Awiszus; Professor Dr.-Ing. Michael Gehde (†)
• Fachliche Zuordnung: Kunststofftechnik ; Produktionsautomatisierung und Montagetechnik
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 413515815

• Erstellungsjahr: 2024

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Zum Fügen von werkstofflich artfremden Bauteilkomponenten ist das thermische Kunststoffnieten ein etabliertes Verfahren. Die prozesstechnische Auslegung und die konstruktive Gestaltung der Fügestelle basieren vorrangig auf subjektiven Erfahrungswerten und empirischen Tests am (Serien-)Bauteil. Eine rechnergestützte Prozesssimulation ist aktuell nicht Stand der Technik. Dieses Forschungsvorhaben schließt die Lücke durch die Entwicklung numerischer Modelle für das Erwärmungs- und Umformverhalten der thermischen Nietprozesse Warmumformen und Heißluftnieten. Dazu wurden numerischen Modelle für reale Kunststoffnietprozesse unter Berücksichtigung realitätsnaher Werkstoff- und Prozessbedingungen erarbeitet. Die Ergebnisse der numerischen Simulationen zeigen eine hohe Übereinstimmung mit den experimentellen Daten und erlauben eine Abschätzung der Mindest-Erwärmungszeiten sowie Ansätze zur Bewertung der resultierenden Werkstoffmorphologie durch die Simulation.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• How to combine plastics and light metals for forming processes and the influence of moisture content on forming behavior, The 22nd International Conference on Advances in Materials and Processing Technology AMPT 2019 Oct. 20, 2019 – Oct. 24, 2019, Taipei, Taiwan
  S. Härtel, L. Kärger, N. Meyer, E. Brückner, B. Awiszus, M. Graf, C. Binotsch & M. Gehde
  
• Development of a Numerical Model of the Hot Air Staking Process Based on Experimental Data. Applied Sciences, 10(20), 7115.
  Härtel, Sebastian; Brueckner, Eric; Awiszus, Birgit & Gehde, Michael
  
• Computer-Aided Modeling of the Hot Forming Staking Process Based on Experimental Data. The Minerals, Metals & Materials Series, 1411-1422. Springer International Publishing.
  Härtel, Sebastian; Brückner, Eric; Awiszus, Birgit & Gehde, Michael
  
• Numerische und experimentelle Untersuchung zum thermischen Kunststoffnieten, Technomer 2021 – 27. Fachtagung über Verarbeitung und Anwendung von Polymeren, Chemnitz, S.150
  E. Brückner, S. Härtel, M. Gehde & B. Awiszus
  
• Thermisches Nieten von polymeren Werkstoffen – Numerische Prozessabbildung und Abgleich mit experimentellen Daten. Joining Plastics 16 No. 1
  E. Brückner, M. Gehde, B. Awiszus & S. Härtel
  
• Erweiterung der numerischen Modelle zum thermischen Nieten von polymeren Werkstoffen. Joining Plastics 17 No. 1
  M. Albrecht, M. Gehde, S. Friedrich, R. Laue & B. Awiszus
  
• Untersuchung des thermischen Kunststoffnietprozesses: Numerische Simulation und experimenteller Nachweis, Technomer 2023 – 28. Fachtagung über Verarbeitung und Anwendung von Polymeren, Chemnitz, S.106
  M. Albrecht, S. Friedrich, R. Laue, M. Gehde, B. Awiszus & A. Seefried