Im automobilen Karosseriebau stellt die profilintensive Mischbauweise eine potenzielle Leichtbaustrategie dar. Bei der einseitigen Zugänglichkeit der Profilbauweise sind flexible Verbindungstechnologien wie das Hochgeschwindigkeits-Bolzensetzen erforderlich. Eine Herausforderung dabei ist die Gestaltung des Fügebereiches hinsichtlich der Steifigkeit und der resultierenden Deformationen. Beim Hybridfügen haben Letztere zudem Einfluss auf die Klebschichtausbildung. In der Anwendung werden die Verbindungen bisher empirisch ausgelegt, welches vor allem bei komplexen Strangpressprofilen und Gussbauteilen aufwendig ist. Die numerische Simulation, als ein Werkzeug der Produktentwicklung, verfolgt den Ansatz der virtuellen Auslegung und gewinnt zunehmend an Bedeutung. Steigende Rechenkapazität ermöglichen ferner einen größeren Detaillierungsgrad, sodass die detaillierte Simulation des Fügeprozesses ein logischer Schritt ist. Hieraus leitet sich das Ziel dieser Dissertation ab, eine Methodik zur numerischen Simulation des Hochgeschwindigkeits-Bolzensetzens zu entwickeln. Die Enabler hierfür sind insbesondere die Werkstoffcharakterisierung, die Reibuntersuchungen sowie die Modellierung der numerischen Prozessketten.
Aktualisiert: 2020-12-17
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Moderne Fahrzeugkarosserien werden durch die Kombination verschiedener Werkstoffe und Bauweisen hinsichtlich Gewicht und Crashstabilität optimiert. Diese zunehmende Komplexität erfordert flexible Verbindungstechniken mit einer einseitigen Zugänglichkeit. Das Fügeverfahren Bolzensetzen füllt diese Technologielücke mit geringen Anforderungen an die Bauteilvorbereitung bei gleichzeitiger Realisierung von geringen Prozesszeiten. Zur Abschätzung potentieller Einsatzfälle in der Entwicklungsphase und zur Gewährleistung eines stabilen Fertigungsprozesses muss jede Fügeverbindung vor einem Serieneinsatz qualifiziert werden. Aufgrund der einseitigen und impulsartigen Fügebelastung beim Hochgeschwindigkeitsbolzensetzen haben die Bauteilgeometrie bzw. die mechanischen Eigenschaften der Fügezone einen großen Einfluss auf die Verbindungsqualität. Vor diesem Hintergrund wurden im Rahmen dieser Arbeit die mechanischen Einflussfaktoren und die wesentlichen Einflussebenen durch eine Analyse der auftretenden Belastungen während den einzelnen Setzprozessphasen identifiziert. Mithilfe von experimentellen und numerischen Untersuchungen wurden die statischen und dynamischen Eigenschaften der Fügeteile bewertet. Die Auswirkungen der geometrischen Bauteileigenschaften auf den Fügeprozess und die resultierende Verbindung wurden anhand des zeitlichen Ablaufs des Fügeprozesses und auf Basis von metallographischen Schliffbildern und Festigkeitsuntersuchungen experimentell analysiert und die Empfindlichkeit evaluiert. Aus den Ergebnissen konnte eine Methodik qualifiziert werden, mit der geometrische Prozesseinflüsse von realen Fügeteilen mithilfe einer Probenvorrichtung auf eine ebene Probengeometrie übertragen werden können.
Aktualisiert: 2020-12-08
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