Verfahrenserweiterung zur Erhöhung der Verbindungsfestigkeit und Erweiterung des Anwendungsspektrums

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AiF-Nr.:

18243BG

EFB-Nr.:

14/215

Kurztitel:

Form-Knickbauchen

Laufzeit:

01.05.2016 - 30.04.2018

Forschungsstellen:

KuF Cottbus, IFUM Hannover


18243BG

Projektbeschreibung

Fügen durch Knickbauchen bietet im Vergleich zum Schmelzschweißen zahlreiche Vorteile wie die Vermeidung einer Erwärmung und eine kurze Prozesszeit aber auch Nachteile wie eine hohe Schädigungswahrscheinlichkeit und geringes Geometriespektrum. Durch den vorliegenden Forschungsantrag zum Fügen durch Form-Knickbauchen wird eine erhebliche Verbesserung und Weiterentwicklung des konventionellen Fügens durch Knickbauchen angestrebt. Dabei werden die noch ungeklärten technischen und wissenschaftlichen Fragestellungen aufgegriffen:

  1. Vermeidung von Rissbildung/Schädigung in der Umformzone;
  2. Entwicklung von Knickformen, die geometrisch an die vorherrschende Belastung angepasst sind;
  3. Erweiterung des Anwendungsspektrums auf komplexe Verbindungen (z.B. Rohr-Rohr-Verbindung im Schrägstoß).

Der Lösungsweg zur Erreichung der Ziele setzt eine enge Verknüpfung aus experimentellen Arbeiten und CAE-Methoden voraus. Die Entwicklung der optimierten Knickformen wird als iterativer Prozess aus CADModellierung und FE-Analyse durchgeführt. Daneben erfolgt eine numerische Beschreibung der Schädigung bei der Rohrumformung im Knickbauchprozess, welche experimentell validiert wird. Somit wird es möglich sein, belastungs- und schädigungsoptimierte Knickgeometrien parametrisiert zu erzeugen und den Fertigungsprozess sowie die Werkzeuge simulativ auszulegen. Die experimentelle Herstellung von Demonstratoren und Bauteilprüfungen geben u.a. Aufschluss über die Prozessgrenzen. Für eine weitere Verbreitung des Verfahrens insbes. bei KMU aus den Branchen Werkzeug- und Pressenbau, Füge- und Montagetechnik, Dienstleistern (Simulation, Werkstoffprüfung, Messtechnik) und Endanwendern
trägt die Erarbeitung von Konzepten für den mobilen Einsatz einer Knickbauchvorrichtung, für modulare Werkzeuge und die Erstellung von Leitfäden für die Verbindungsauslegung, Werkzeuggestaltung und Bauteilprüfung bei. Eine ausführliche Dokumentation stellt den Transfer der Forschungsergebnisse in die Wirtschaft sicher.


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