Erweiterung der Fügbarkeit und Verbesserung der Fügepunkteigenschaften bei mechanischen Fügeprozessen durch maßgeschneidert wärmebehandelte Aluminiumhalbzeuge

• Antragstellerin: Professorin Dr.-Ing. Marion Merklein
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren ; Fügetechnik und Trenntechnik
• Förderung: Förderung von 2021 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 454200985

Die steigenden Anforderungen an den Automobilbau, das Fahrzeuggewicht zu reduzieren und gleichzeitig die Crashsicherheit zu erhöhen, erfordern neue Konstruktionsansätze. Der Einsatz einer Mischbauweise aus Stahl und Aluminium mit erhöhten Festigkeiten bietet hierfür großes Potential. Dies ist aber auch mit neuen Herausforderungen für die Fügetechnik verbunden. Der Einsatz mechanischer Fügeverfahren wird in diesem Zusammenhang in den letzten Jahren intensiv untersucht. Wie aus dem Stand der Technik ersichtlich wird, ist das Fügen artfremder, hochfester Werkstoffe allerdings bis jetzt noch nicht uneingeschränkt möglich. Das Ziel des Forschungsvorhabens ist deshalb die Verbesserung der Fügbarkeit und der Verbindungsfestigkeit hochfester, artungleicher Werkstoffe im Schneidclinchverfahren durch den Einsatz einer lokalen Kurzzeitwärmebehandlung. Der Entfestigungseffekt, der bei der Kurzzeitwärmebehandlung von Aluminiumlegierungen der 7000er Serie auftritt, soll dazu genutzt werden, den Materialfluss des stempelseitig angeordneten, hochfesten Aluminiumwerkstoffs zu verbessern. Auf Basis grundlagenwissenschaftlicher Untersuchungen soll der Einfluss maßgeschneidert wärmebehandelter Platinen auf den Fügeprozess und auf die Verbindungsfestigkeit der Fügestelle im Einsatzverhalten analysiert werden. Dies stellt einen neuen Anwendungsbereich für maßgeschneiderte Halbzeuge dar, die bisher nur zur Erweiterung der Formgebungsgrenzen bei der Bauteilherstellung eingesetzt wurden. Durch die Analyse des komplexen Materialflusses im Schneidclinchprozess soll ein ganzheitliches Prozessverständnis aufgebaut werden. Unter Berücksichtigung der vorliegenden Wechselwirkungen soll basierend auf numerischen Modellen der Kurzzeitwärmebehandlung und des Schneidclinchprozess eine ideale Festigkeitsverteilung in der Fügezone ermittelt werden. Durch experimentelle Untersuchungen sollen die numerischen Ergebnisse validiert und die mechanischen Eigenschaften und die Verbindungsfestigkeit der Fügestelle identifiziert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr.-Ing. Michael Lechner