Entwicklung eines Fügeelements mit integriertem strukturierten Formabschnitt

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AiF-Nr.:

19153N

EFB-Nr.:

03/215

Kurztitel:

MF-Hilfsfügeteil FKV

Laufzeit:

01.12.2016 - 30.11.2018

Forschungsstellen:

LWF Paderborn, IWF Braunschweig


19153

Projektbeschreibung

Tragfähigkeit von FKV-Metall-Fügeverbindungen bei geringen Kosten und Gewicht des Elements. Der Ansatz sieht vor, den positiven Effekt der Pinstrukturen auf Anwendungen im automobilen und maschinenbaulichen Sektor unter Berücksichtigung charakteristischer Randbedingungen nutzbar zu machen. Mithilfe der zusätzlichen Hilfsfügeteile werden die Kräfte in einer Fügeverbindung über eine Pinstruktur in die umliegende Faserstruktur eingeleitet, sodass der Formschluss der Verbindung deutlich gesteigert wird und außerdem die Auswirkung der durch Kriecheffekte hervorgerufenen Verluste der verfahrensspezifischen Vorspannkräfte in der Fügezone abgemindert werden kann.

Zunächst werden mehrere Fertigungskonzepte erarbeitet, Unterlegscheiben mit ausgeprägten Pinstrukturen umformtechnisch herstellen zu können. Zu diesem Zweck werden mittels experimenteller Untersuchungen und simulativer Werkzeuge die Geometrie und Strukturverteilung der Hilfsfügeteile optimiert. Da der Einbringungsprozess der Elemente ins Laminat mit dem Fügeprozess vereint werden soll, werden unterschiedliche Methoden zum Einbetten der Hilfsfügeteile entwickelt und experimentell an Prüfmaschinen abgebildet. In diesem Zusammenhang werden diverse Konzepte erstellt, inwiefern die strukturierten Unterlegscheiben in einer Fügeanlage in-situ in die Bauteile eingebracht werden können. Die Wirksamkeit des Elementeinsatzes wird letztendlich in einer umfangreichen Kennwertermittlung nachgewiesen, die verschiedene Szenarien wie beispielsweise zyklische und crashartige Belastung abdeckt. Zusätzlich wird das Korrosionsverhalten bei der Verwendung von CFK in Abhängigkeit verschiedener Hilfsfügeteilwerkstoffe und - beschichtungen bewertet. Die aussichtsreichen Elementvarianten werden einer stückzahlenabhängigen Wirtschaftlichkeitsbetrachtung unterzogen.


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