Weiterentwicklung der mechanischen Fügetechnik zum vorlochfreien Fügen von Faser-Kunststoff-Verbunden im Automobilkarosseriebau

Für konventionelle mechanische Fügeverfahren, wie sie im Großserienkarosseriebau eingesetzt werden, besitzen Faser-Kunststoff-Verbunde keine ausreichende Duktilität, um diese schädigungsfrei zu fügen. CFK/CFK-Verbindungen werden daher mit vorlochbehafteten Fügeverfahren, wie etwa Blindnieten und Schließringbolzen-Systemen, erzeugt. Um den Verbindungsprozess von CFK-Fügepartnern durch den Vorlochentfall effizienter zu gestalten, werden im Verlauf der Arbeit unterschiedliche Fügeverfahren auf Basis ihrer Eignung für die Fügeaufgabe, der resultierenden Verbindungsfestigkeiten und ihrer Komplexität verglichen.
Das Schließringstanznieten wird dabei als geeignetes Verfahren für den Großserienautomobilbau identifiziert. In der anschließenden Verfahrensentwicklung werden verschiedene Prozessparameter und die Geometrie der Hilfsfügeelemente optimiert, um die Laminatschädigungen aus dem Stanzvorgang zu reduzieren sowie den Hinterschnitt zwischen Schließringbolzen und Schließring zu verbessern. In quasi-statischen und zyklischen Festigkeitsprüfungen wird weiter gezeigt, dass die Verbindungsfestigkeiten trotz vorhandener Laminatschädigungen aus dem Stanzprozess auf dem hohen Niveau vorgelochter Schließringbolzenverbindungen liegen.
Obwohl die Laminatschädigungen unter zyklischer Scherbelastung in Abhängigkeit zur Belastungshöhe anwachsen, können für den untersuchten Anwendungsfall keine negativen Auswirkungen auf die verbleibenden statischen Verbindungseigenschaften ermittelt werden.