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TRR 285:  Methodenentwicklung zur mechanischen Fügbarkeit in wandlungsfähigen Prozessketten

Fachliche Zuordnung Maschinenbau und Produktionstechnik
Informatik, System- und Elektrotechnik
Materialwissenschaft und Werkstofftechnik
Förderung Förderung seit 2019
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 418701707
 
Die Fügbarkeit ist häufig der Schlüssel für effiziente Produktionsprozesse von Bauteilstrukturen. Um die zunehmende Variantenvielfalt von Produkten durch unterschiedliche Werkstoffe und Bauweisen effizient über eine Prozesskette zu realisieren, ist deren Wandlungsfähigkeit erforderlich, besonders wenn eine Resilienz gegenüber Änderungen in Lieferketten gewährleistet werden soll. Eine wandlungsfähige Prozesskette, d. h. eine Aneinanderreihung aller erforderlichen Prozesse und Prozessschritte für die Produktentstehung, ermöglicht an dem Halbzeug, der Fügestelle, dem Bauteil oder dem Fügeverfahren zielgerichtete Änderungen, die das ursprünglich geplante Ausmaß übersteigen und dabei die Fügbarkeit weiterhin gewährleisten. Die wachsende Anzahl an Werkstoff-Geometrie-Kombinationen (WGK) erfordert neben einer abgesicherten Prognose der Fügbarkeit insbesondere eine Wandlungsfähigkeit der mechanischen Fügeverfahren. Der SFB/Transregio 285 (TRR285) erforscht am Beispiel mechanischer Fügeverbindungen wissenschaftliche Methoden zur Wandlungsfähigkeit im Wirkungskreis der drei Bereiche Werkstoff (Fügeeignung), Konstruktion (Fügesicherheit) und Fertigung (Fügemöglichkeit) sowie zur sicheren Prognose und Auslegung der Fügbarkeit. Mit Blick auf die zahlreichen WGK sind gegenüber unterschiedlichen Fügerandbedingungen und Störgrößen tolerante und schnell adaptierbare Lösungen durch die Entwicklung von Fügeverfahren erforderlich. Langfristig steht demnach eine flexible und übertragbare Auslegungsmethodik zur Verfügung, die bei neuen Fügeaufgaben die Möglichkeit bietet, die Verfahrensauswahl und Fügestellenauslegung durchzuführen, fügegerechte Werkstofflösungen zu schaffen und auch die erreichbaren mechanischen Eigenschaften der Verbindungen im Vorfeld zu prognostizieren. Effizient sind insbesondere umformende und vorlochfreie mechanische Fügeverfahren, welche in ihren Grundlagen in der ersten Förderperiode untersucht wurden. Mit der Erforschung der komplexen Ursache-Wirkungs-Zusammenhänge beim mechanischen Fügen von Aluminium, Stahl und Faser-Kunststoff-Verbunden (FKV) wurde die Voraussetzung für eine ganzheitliche Prognose der Fügbarkeit einer Verbindung von den Werkstoffeigenschaften der Fügeteile über die Fügeprozesse bis hin zu dem eingestellten Eigenschaftsprofil geschaffen. In der zweiten Förderperiode des TRR285 sollen daher die Wechselwirkungen zwischen den vorausgegangenen Fertigungsschritten und der Fügestellenbelastbarkeit mit den Schwerpunkten Prozesse und Werkstoffe erforscht werden, um darauf aufbauend Grundlagen für die Erreichung der Wandlungsfähigkeit der mechanischen Fügeverfahren auch mit neuartigen Verfahrensansätzen und eine übertragbare Auslegungsmethodik für mechanisch gefügte Verbindungen zu schaffen. Die Vision ist die Sicherstellung der mechanischen Fügbarkeit für alle realistischen Anforderungsprofile in wandlungsfähigen Prozessketten ohne Rüstaufwand oder physische Absicherungsuntersuchungen durch die Schaffung dazu geeigneter Methoden.
DFG-Verfahren Transregios

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Antragstellende Institution Universität Paderborn
 
 

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