Versatile joining with additional fastener (SFB/TR 285 C02)
Third Party Funds Group - Sub project
Acronym: SFB/TR 285 C02
Start date : 01.07.2019
End date : 30.06.2023
Overall project details
Overall project
Methodenentwicklung zur mechanischen Fügbarkeit in wandlungsfähigen Prozessketten
Overall project speaker:
Project details
Short description
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Due to increasing economic and ecological requirements, the trend
towards lightweight construction has become increasingly important in
recent years. A central aspect of this development are multi material
designs combining high-strength steels and aluminum components with
increased complexity and a high number of variations. For the assembly
and connection of components made of different materials, joining
processes are necessary that enable the joining of workpieces with
varying mechanical and geometrical properties. One approach is the use
of the forming and pre-hole-free joining process with self piercing
rivets, which is characterized by high resource and process efficiency.
However, due to the increasing demands on joining technology in regard
to materials and geometries, new processes and methods for the
production of versatile and tailored joints are necessary.
The aim of
the project is the development of a versatile self piercing riveting
process which is robust against deviations and process variations.
Therefore, two possible solution strategies are pursued, which
complement each other synergetically. The first approach contains the
description of an adaptive, linear process control for the investigation
of the transformability of used additional joining parts. This part of
the project is being worked on by the project partner at the LWF in
Paderborn (https://mb.uni-paderborn.de/lwf). The second solution
strategy, which is pursued at the LFT, includes the adaptation of the
tool kinematics to the joining process and a versatile in situ control
of the process parameters. An orbital forming process is used which is
adapted to the joining materials and geometries with regard to orbital
forming kinematics and process control, thus enabling tailored joints
with increased process robustness.
Scientific Abstract
Im Hinblick auf steigende ökonomische und ökologische Anforderungen
gewinnt der Trend des Leichtbaus in den letzten Jahren zunehmend an
Bedeutung. Ein Teil dieser Entwicklung sind Mischbauweisen aus
hochfesten Stahl- und Aluminiumkomponenten mit erhöhter Komplexität und
Variantenanzahl. Für die Montage und Verbindung der Bauteile aus den
unterschiedlichen Werkstoffen sind Fertigungsverfahren notwendig, die
Fügeoperationen zwischen Werkstücken mit variierenden mechanischen und
geometrischen Eigenschaften ermöglichen. Eine Möglichkeit ist der
Einsatz des umformtechnischen und vorlochfreien Fügeprozesses mit
Halbhohlstanznietelementen, der sich durch eine hohe Ressourcen- und
Prozesseffizienz auszeichnet. Jedoch sind durch die steigenden Ansprüche
an die Verbindungstechnik hinsichtlich der eingesetzten Werkstoffe und
Geometrien neue Verfahren und Methoden zur Herstellung von
wandlungsfähigen und maßgeschneiderten Fügeverbindungen notwendig.
Ziel
des Projekts ist der Aufbau eines wandlungsfähigen
Halbhohlstanznietprozesses der robust gegenüber Störgrößen und
Prozessgrößenvariationen ist. Dafür werden zwei mögliche
Lösungsstrategien verfolgt, die sich synergetisch ergänzen. Der erste
Ansatz enthält die Beschreibung einer adaptiven, linearen Prozessführung
zur Untersuchung der Wandlungsfähigkeit von eingesetzten
Hilfsfügeteilen. Dieser Teil des Projekts wird durch den Projektpartner
am LWF in Paderborn (https://mb.uni-paderborn.de/lwf) bearbeitet. Die
zweite Lösungsstrategie, welche am LFT verfolgt wird, beinhaltet die
Adaption der Werkzeugkinematik an den Fügeprozess und eine
wandlungsfähige In-situ-Regelung der Prozessparameter. Dabei wird ein
Taumelprozess eingesetzt, der hinsichtlich Taumelkinematik und
Prozesssteuerung an die Werkstoffe und Geometrien angepasst wird und
somit maßgeschneiderte Fügeverbindungen mit einer erhöhten
Prozessrobustheit ermöglicht.
