Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Lebenszyklusübergreifende Qualitätssicherung umformtechnischer Fügeverbindungen von Aluminiumknetlegierungen mittels Körperschallanalyse

Der multimaterielle Werkstoffeinsatz prägt moderne und innovative Leichtbaustrukturen und setzt gleichzeitig hohe Anforderungen an die Fügetechnik voraus. Nietverbindungen eignen sich hierbei im besonderen Maße zum Fügen artungleicher Werkstoffe und sind aufgrund ihrer vielseitigen Anwendbarkeit auch bei KMU verbreitet.

Das verfahrensbedingte Einbringen der Nietvorlöcher generiert lokal hohe Beanspruchungen im Bauteil und ist im Laufe der Nutzung häufig Ausgangspunkt von strukturellen Schäden, bspw. in Form von Ermüdungsrissen. Aluminiumknetlegierungen, die im Leichtbau weit verbreitet sind, erweisen sich als besonders rissanfällig und können die Schädigungseinleitung ausgehend von Nietverbindungen begünstigen. Folglich liegt das Ziel des Projekts in der frühzeitigen Identifikation derartiger Defekte, die mittels zerstörungsfreier Körperschallanalyse in Kombination mit maschinellen Lernalgorithmen (ML) zur objektiven Auswertung der komplexen Schallsignale bestimmt werden sollen. Die Inspektion der Fügestelle(n) erfolgt zunächst im unbeanspruchten Herstellungszustand und wird in regelmäßigen Prüfintervallen nach einer entsprechenden Beanspruchung in Form quasistatischer und zyklischer Lasten fortgesetzt. Im Ergebnis soll eindeutig zwischen defekten und defektfreien Verbindungen unterschieden werden können. Für KMU wird somit eine effektive und gleichermaßen zuverlässige Vorgehensweise für die zfP von Fügestellen erarbeitet, die darüber hinaus flexibel an ihre speziellen Bedürfnisse adaptiert werden kann. In Kombination mit der objektiven Messdatenauswertung durch Regressionsmodelle des ML wird die Prüfmethode zudem sicherer und für einen breiten Anwenderkreis zugänglich.