Stoffschlüssiges Durchsetzfügen für verbesserte Leitfähigkeit

Projektbeschreibung

Neben der mechanischen Festigkeit sind die thermische und elektrische Leitfähigkeit von Fügestellen eine auswahlbestimmende Zusatzfunktion moderner Fügetechnologien. Ihre Bedeutung wächst spürbar vor dem Hintergrund der Energiewende und der Elektromobilität. Das Fügeverfahren Clinchen ist prädestiniert, artverschiedene Werkstoffe, v.a. hier relevante Leiterwerkstoffe wie Aluminium und Kupfer effizient zu kontaktieren. Die Fügepartner werden in einem Umformprozess durch Kraft- und Formschluss miteinander verbunden. In der Betriebsphase können erhöhte Temperaturen und Temperaturwechsel, den thermisch abhängigen Kraftschlussanteil verändern, was sich negativ auf die Leitfähigkeit auswirkt und ggf. den Einsatz dieses Fügeverfahrens verhindert.

Unter bestimmten Voraussetzungen, bezüglich der Fügeteilwerkstoffe und der Prozessführung beim Clinchen kann lokal eine Stoffschlusskomponente erzeugt werden. Diese Stoffschlusskomponente kann durch die systemimmanenten Vorgänge während des Fügevorganges wie Oberflächenvergrößerung, Relativbewegung der Fügeteile zueinander und die lokale Kontaktspannung gezielt erzeugt werden. Auf dieser Basis soll ein adaptierter Fügeprozess, im weiteren stoffschlüssiges Durchsetzfügen genannt, mit vergleichbarer Kinematik zum bekannten Clinchen, mit dem Ziel der Generierung eines permanenten Stoffschlussanteiles, konzipiert und entwickelt werden.Durch diesen Stoffschlussanteil kann die Leitfähigkeit vor allem unter Langzeitbelastungen signifikant erhöht werden, womit die Akzeptanz der mechanischen Fügetechnik in diesem wachsenden Markt weiter gesteigert wird.

Die kostengünstige Umsetzung des Durchsetzfügeprozesses soll durch eine im Projekt entwickelte vereinfachte Werkzeuggeometrie unterstützt werden. Die Kinematik des konventionellen Clinchens wird übernommen, daher wird dieser neue Fügeprozess auf bestehenden Anlagen realisierbar sein, was die Transferschwelle für kmU niedrig hält.