P 1054 – Fügen höchstfester Stahlgüten in Leichtbaustrukturen mittels selbststanzendem Widerstandselementschweißen auf konventionellen Widerstandspunktschweißanlagen

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ISBN: 978-3-946885-84-9 Kategorien: ,

Beschreibung

P 1054 – Fügen höchstfester Stahlgüten in Leichtbaustrukturen mittels selbststanzendem Widerstandselementschweißen auf konventionellen Widerstandspunktschweißanlagen

Das Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines neuartigen Widerstandselementschweißverfahrens (WES) für das Fügen höchstfester Stähle in Kombination mit dazu artfremden Werkstoffen. Gegenüber dem bisherigen Stand der Technik sind ein einstufiger Prozess und damit die Nutzung konventioneller Widerstandsschweißtechnik sowohl für das Einbringen als auch für das Verschweißen der Hilfsfügeteile vorgesehen.
Die Umsetzung der gewonnenen Ergebnisse leisten einen wichtigen Beitrag zur Weiterentwicklung des Widerstandselementschweißens und der wirtschaftlichen Herstellung zukünftiger stahlintensiver Leichtbaustrukturen in Mischbauweise.
Der kmU Nutzerkreis umfasst insbesondere Systemhersteller der Element- und Zuführtechnik, die Lieferanten von Verbindungselementen und Zulieferer aus der Widerstandsschweißtechnik sowie der Automatisierungstechnik. Durch die hohe Wahrscheinlichkeit einer kurzfristigen Integration des Verfahrens in bestehende Fertigungsprozesse infolge geringer Investitionskosten, werden diesen kmU zahlreiche neue Geschäfts- und Anwendungsfelder eröffnet. Insgesamt entsteht dadurch ein unmittelbarer Nutzen für kmU durch das Angebot flexibler und innovativer Fügelösungen, was ihren Kunden zur kosteneffizienten Fertigung von Mischbaustrukturen verhilft.
Im Forschungsvorhaben wurden Verfahrensgrundlagen erarbeitet, welche die mechanischen und technologischen Eigenschaften von einstufig gefügten WES-Verbindungen und den Fügeprozess charakterisieren. Die Entwicklung einstanzbarer, kaltschlagend herstellbarer und gleichzeitig schweißgeeigneter Hilfsfügeteilgeometrien und die Definition von Prozessparametern für eine optimale Verbindungsausbildung sind hierbei als Meilensteine zu nennen. Einen weiteren Meilenstein markiert die Ableitung von Anwendungsrichtlinien sowie Konstruktions- und Fertigungshinweisen durch eine vorangegangene Parametereinflussanalyse zur Bestimmung systematischer Einfluss- und Störgrößen auf den Fügeprozess.
Die erreichten Forschungsergebnisse tragen dabei zur Verfahrenserweiterung der Widerstandsschweißtechnik bei und zeigen eine Möglichkeit auf, mit welcher die fügetechnische Erzeugung stahlintensiver Blechstrukturen in Kombination mit dünnen Aluminiumblechen und Klebstoffen ermöglicht wird. Dabei kann die Herstellung der Baugruppen wirtschaftlich, taktzeitgerecht und mit relativ geringen Investitionskosten verbunden, ablaufen.
Die Effizienz der Widerstandsschweißtechnik kombiniert mit den herausragenden Eigenschaften höchst- und ultrahöchstfester Stähle, erlaubt die Herstellung gewichtsoptimierter und steifer Fahrgastzellen in der Massenfertigung, da sowohl die Werkstoffauswahl als auch die Wahl der Fügetechnik wirtschaftlich vorteilhaft sind. Die voranschreitenden Entwicklungen ultrahöchstfester Hochleistungsstähle (3rd generation steels) und der zunehmende Trend zur Mischbauweise machen die Notwendigkeit nach kosteneffizienten Fügelösungen deutlich.

Veröffentlichung:
November 2020

Autoren:
Prof. Dr.-Ing. G. Meschut, M. Sc. H. Günter