Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Nachweis der Einsetzbarkeit des Widerstandspunktschweißens für reduzierte Flanschbreiten im leichtbauoptimierten Stahlkarosseriebau

Bei der Realisierung ressourcenschonender, bezahlbarer Mobilität spielen Leichtbaukonzepte aus modernen höchstfesten Stahlblechwerkstoffen eine bedeutende Rolle. Zur Erhöhung des Kundennutzens (Türeinstieg, „schlanke A-Säule“, usw.) und zur Gewichtsreduzierung besteht im Karosseriebau zudem ein zunehmendes Interesse an der Reduzierung der heute üblichen Flanschbreiten. Das prozesssichere und kosteneffiziente Fügen von Bauteilen aus höchstfesten Stählen mit schmalen Flanschen mit dem in der Stahlblech verarbeitenden Industrie weit verbreiteten und hocheffizienten Widerstandspunktschweißen stellt eine Herausforderung dar. Während OEMs und Tier1-Zulieferer investitionsintensive Technologien wie das Laserstrahlschweißen einsetzen können, fehlen kmU zum prozesssicheren Fügen schmaler Flansche mit der Widerstandspunktschweißtechnologie die notwendigen Anwenderhinweise. Die im Rahmen des Vorhabens beabsichtigten Ergebnisse und Methoden tragen dazu bei, kosten- und zeitintensive experimentelle Absicherungen im Unternehmen einsparen zu können und entsprechende Leichtbauprodukte auf den globalen Märkten anbieten zu können. Dies steigert insgesamt die Wettbewerbsfähigkeit der kmU. Ziel des Projektes ist es daher, durch experimentelle und numerische Untersuchungen an für den Karosseriebau realitätsnahen Fügeaufgaben über den gängigen Stand der Technik hinaus die Einsetzbarkeit des Widerstandspunktschweißens für reduzierte Flanschbreiten systematisch zu untersuchen sowie die einzuhalten-den Randbedingungen und wirtschaftlichen Kompromisse für eine produktionstaugliche Prozessfähigkeit zu ermitteln. Die erzielten Ergebnisse sollen nach ent-sprechender Bewertung in zuständigen Gremien Eingang in anwendergerecht formulierte Richtlinien finden und so einem breiten Anwenderspektrum zur Verfügung stehen.

Ergebniszusammenfassung:

Durch experimentelle und numerische Untersuchungen an für den Karosseriebau realitätsnahen Fügeaufgaben über den gängigen Stand der Technik hinaus wurde in diesem Projekt die Einsetzbarkeit des Widerstandspunktschweißens für reduzierte Flanschbreiten systematisch untersucht. Gleichzeitig wurden die einzuhaltenden Randbedingungen und wirtschaftlichen Kompromisse für eine produktionstaugliche Prozessfähigkeit ermittelt.

Vor dem Hintergrund des anwendungsorientierten Projektzieles wurden dazu neben Untersuchungen unter „idealisierten“ Laborbedingungen auch Experimente unter produktionsnahen Bedingungen in Form einer systematischen Einfluss- und Störgrößenuntersuchung durchgeführt. Hierbei wurde durch gezielte Betrachtung von höchstfesten Hochleistungsstählen (3rd generation steels), deren voranschreitender Entwicklung ebenfalls

Rechnung getragen.

Zur Erhöhung der wissenschaftlich-prozess-technischen Erkenntnisse beim WPS reduzierter Flanschbreiten, bspw. hinsichtlich Temperaturverteilung und Schweißlinsen-wachstum, wurde eine 3D-Schweißprozesssimulation mithilfe von freiverkäuflicher Software aufgebaut. Die Ergebnisse können von Anwendern direkt genutzt werden, etwa um Optimierungspotenziale, z.B. von alternativen Elektrodenkappengeometrien, zu ermitteln.

Die im Rahmen des Vorhabens generierten Ergebnisse und Methoden tragen so dazu bei, kosten- und zeitintensive experimentelle Absicherungen im Unternehmen einsparen zu können und entsprechende Leichtbauprodukte auf den globalen Märkten anbieten zu können. Die Ableitung von anwendergerecht formulierten Richtlinien sowie Konstruktions- und Fertigungshinweisen auf Basis der erzielten Forschungsergebnisse unterstützt ein breites Anwenderspektrum insbesondere aus dem Bereich der KMU bei der Realisierung der an sie gestellten Fügeaufgaben und steigert so insgesamt die Wettbewerbsfähigkeit der KMU.