Das Projekt untersucht zwei Formen der geteilten Vollstanzniet-Matrize hinsichtlich Fürgeelementausbildung, Verbindungsfestigkeit, Universalität und Verfahrensgrenzen und stellt sie der konventionellen, starrer Matrize gegenüber.
Die Vorteile der geteilten Matrizen zeigen sich vor allem beim Verbinden von verschiedenen Werkstoffen mit deutlichen Festigkeitsunterschieden. Ein weiterer wesentlicher Vorzug der geteilten Matrizen ist der universelle Einsatz, der durch die Verwendung von Mehrbereichsnieten noch verstärkt wird.
Vor allem bei den immer häufiger auftretenden Verbindungsaufgaben mit hoch- und höchstfesten Stählen und Aluminiumlegierungen in Mischverbindungen ist das in diesem Projekt weiterentwickelte Vollstanznieten ein prädestiniertes und nahezu konkurrenzloses Fügeverfahren.
Aktualisiert: 2019-10-09
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Im "Matrizenlosen Clinchen" wird eine konturierte oder mehrteilige Matrize durch einen flachen Amboss ersetzt. Als Vorteile sind ein universeller Werkzeugeinsatz, geringere Anforderungen an die Koaxialität von Stempel und Matrize, die prinzipielle Vermeidung von Matrizenbruch und Verklemmung der erzeugten Verbindung in der Matrize sowie eine gute Eignung für Clinchkleben und das Verbinden matrizenseitig spröder Werkstoffe zu nennen.
Dennoch existiert ein im Vergleich zum konventionellen Clinchen eingeschränkter Applikationsbereich hinsichtlich der Blechdicken- und Werkstoffkombinationen. Das Fügen von weniger festen in festere Werkstoffe und/oder das Fügen von dicken Blechen in dünne Bleche ist mit dem matrizenlosen Clinchen nur eingeschränkt oder überhaupt nicht möglich.
Das Verfahren ist direkt auf bestehende Systeme adaptierbar und besonders im Metall-Mischbau und beim Hybridfügen mit Klebstoffeinsatz einsetzbar.
Aktualisiert: 2019-10-09
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Beim kombinierten mechanischen Fügen und Kleben existieren Wechselwirkungen der elementaren Fügeverfahren. Im Fokus umfangreicher experimenteller Studien steht der Einfluss von Klebstoffviskosität und der Prozesskinematik (voreilender Stempel und Vorhubstopp) bei vier Paarungen identischer Gesamtblechdicke. Durch Stempelvoreilung kann eine signifikante Verbesserung der Klebstoffverdrängung und damit auch der Hinterschnittausbildung erwirkt werden. Eine Einbindung des Vorhubstopps bewirkt eine weitere Verbesserung etwa gleicher Größenordnung. Die Beeinträchtigung der Punktausbildung durch den Klebstoff beim Halbhohlstanznieten ist im Vergleich zum Clinchen deutlich geringer.
Die FEM-Referenzmodelle für die Hybridfügetechnologien Clinchkleben und Halbhohlstanznietkleben werden um die Einbeziehung der Verdrängung des flüssigen Klebstoffs erweitert und auf die Ausbildung von Klebstofftaschen im Bereich des Fügepunkts ausgerichtet.
Die durch die FEM nachgewiesene prinzipielle Abbildbarkeit des Hybridfügens stellt eine Basis für weitere numerische Untersuchungen beim kombinierten mechanischen Fügen und Kleben dar.
Aktualisiert: 2019-10-09
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Am Beispiel Clinchsystem „starre Matrize“ wird die simulationsgebundene Sensitivitäts- und Robustheitsanalyse sowie die Optimierung für den Fügeprozess mit der statistischen Versuchsplanung (DOE) gekoppelt, um einen realen und umfangreichen Parameterraum und vielfältigste Parameterkombinationen hinsichtlich ihrer Wirkung auf das Fügeergebnis zu erfassen.
Mit diesem Analysetool kann die Einflussstärke und -richtung der einzelnen Parameter auf die Ergebnisgrößen übersichtlich ausgewertet werden.
Es erlaubt einen bisher nicht erreichten Blick in die Funktionsmechanismen und Wirkzusammenhänge komplexer Parameterräume und trägt so zu einer deutlichen Erhöhung des Prozessverständnisses bei.
Aktualisiert: 2019-10-09
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Das Clinchen im Gesamtblechdickenbereich von 8 bis 16 mm wird hinsichtlich der Potentiale sowie der erforderlichen Werkzeug- und Prozessgestaltung systematisch untersucht. Neben dem Einfluss der Werkzeugdimension auf die Punktausprägung sind Festigkeitsuntersuchungen, die Bewertung der numerischen Prozessabbildung, der fügeinduzierte Bauteilverzug und eine Kostenbewertung im Vergleich Clinchen vs.
Schweißen wesentliche Ergebnisse des Projektes.
Die aus dem Feinblechbereich bekannten Verfahrenseigenschaften - hohe zyklische Festigkeit, geringer Bauteilverzug und Kosteneffizienz bei Massenproduktion - ist übertragbar. Somit sind die wichtigen Vorteile des Clinchens im Vergleich zu thermischen Fügeverfahren auch für die Dickblech verarbeitenden Industriezweige nutzbar. Die Auslegungshinweise und Kennwerte dieser Arbeit dienen als Basis für die Punktbemessung in industriellen Anwendungen.
Aktualisiert: 2019-10-09
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