Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Steigerung der Prognosegüte mechanischer Fügeprozesssimulationen durch eine robuste Modellierung am Beispiel des Clinchens

Um die immer kürzeren Produktentwicklungszyklen zu ermöglichen, finden zunehmend numerische Methoden Anwendung, welche auch im Bereich der mechanischen Fügetechnik zu einer deutlichen Zeitersparnis führen. Die numerische Betrachtung der Fügeprozesse ermöglicht eine schnelle und effiziente Dimensionierung der Verbindungen. Im aktuell auslaufenden AiF-Projekt 20235N wurde zur Verbesserung der numerischen Prognosegüte die Reibung beim mechanischen Fügen betrachtet. Die numerische Prozesssimulation modelliert den Fügeprozess aktuell als statisches Phänomen. Die verschleißinduzierte Veränderung von Geometrie und Reibung findet aktuell keine Berücksichtigung. Eine robuste Vorhersage der Fügeverbindung in Abhängigkeit der Werkzeugstandzeit ist somit nicht möglich. Über den Stand der Technik hinaus strebt dieses Vorhaben eine verschleißadjustierte, dynamische Betrachtung an. Durch die Berücksichtigung des Verschleißes wird es möglich, die Fügeprozesssimulation derart robust zu modellieren, dass die Fügepunktausbildung über die Werkzeugstandzeit prognostiziert werden kann. Diese fertigungsnahe numerische Betrachtung wird die Fügeprozesssimulation anwendungsnäher und attraktiver gestalten. Ferner bieten die angestrebten Forschungsergebnisse eine ideale Grundlage für die Modellierung eines anwendungsnahen digitalen Zwillings. Weiterhin wird im Rahmen des Projektes ein tribologischer Modellversuch, speziell abgestimmt auf die mechanische Fügetechnik, aufgebaut. Dieser ermöglicht den Systemherstellern, welche überwiegend KMU dominiert sind, ihre Werkzeuge unter Verschleißgesichtspunkten zu optimieren. Auch Softwarehersteller und Anwender in der ebenfalls KMU dominierten blechverarbeitenden Industrie werden von den Ergebnissen dieses Forschungsvorhabens profitieren. Die entwickelte Berechnungsmethodik steht nach Projektende den Unternehmen zur Verfügung und kann in bereits bestehender numerischer Simulationssoftware genutzt werden.