Untersuchung des kombinierten Trenn- und Umformprozesses beim Fügen artungleicher Werkstoffe mittels Schneidclinchverfahren

Aufgrund steigender Anforderungen im Bereich des Umweltschutzes ist die Einsparung fossiler Brennstoffe bei gleichzeitig höherem Anspruch der Kunden an den Leistungsumfang moderner Personenkraftwagen ein wichtiger Forschungsschwerpunkt in der Fahrzeugindustrie. Diesem Zielkonflikt wird im Wesentlichen durch die Entwicklung von alternativen Antriebskonzepten und der konsequenten Umsetzung des Leichtbaugedankens entgegengewirkt. Im Großserienbereich des Karosseriebaus wird Letzteres vorwiegend über den Einsatz der metallischen Mischbauweise realisiert. Dies setzt jedoch auch die Anwendung angepasster Fügetechnologien voraus. Für artungleiche Fügewerkstoffe aus Aluminium und ultrahochfestem Stahl bietet das Schneidclinchverfahren großes Potenzial.

Kerngedanke dieser Arbeit ist es, die Schneidclinchtechnologie in die Prozessbestandteile Schneiden und Umformen zu unterteilen, diese separat zu analysieren und Wechselwirkungen zu identifizieren. Hierfür wird sowohl ein schädigungsbasiertes numerisches Prozessmodell als auch ein für Grundlagenuntersuchungen angepasstes und modulares Werkzeug vorgestellt. Anschließend werden im Rahmen eines umfangreichen numerischen und experimentellen Versuchsprogramms werkstoff-, werkzeug- sowie prozessseitige Einflussgrößen identifiziert und deren Wirkung hinsichtlich geometrischer Verbindungskenngrößen, dem Prozesskraftverlauf sowie resultierender quasistatischer Verbindungskennwerte quantifiziert. Die gewonnenen Erkenntnisse ermöglichen die Ableitung von Hinweisen für die praktische Anwendung des Schneiclinchprozesses und leisten somit einen großen Beitrag für die Reduktion von Streuungen sowie die Steigerung der Prozessrobustheit.