Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Ermüdungsgerechte Optimierung des Einsatzes umformtechnischer Fügeverfahren unter Anwendung des Örtlichen Konzeptes

In der Automobilindustrie haben umformtechnische Fügeverfahren wie beispielsweise das Clinchen eine bedeutende Rolle zur Verbindung von Struktur- und Anbauteilen eingenommen. Dabei wird eine größere Anzahl an Fügepunkten in einem Fügepunktlayout gesetzt und der entsprechende Belastungsnachweis geführt. Bei der Wahl des Layouts basiert die Anzahl und die Verteilung der Fügepunkte rein auf Erfahrungswerten der jeweiligen Unternehmen. Dies führt zu einem iterativen Anpassungsprozess hinsichtlich des ausreichenden Belastungsverhaltens mit vielen zu beachtenden Einstellungsparametern, gegenseitiger Beeinflussung der Fügepunkte und zeitintensiven Abfolgen von Fügevorgängen. Hieraus ergibt sich ein wesentliches Potenzial zur Zeit- und Kosteneinsparung.

Ziel des Vorhabens ist es, eine Optimierungsroutine aufzubauen, mit deren Hilfe das Fügepunktlayout am Beispiel des Clinchens ermüdungsgerecht optimiert werden kann. Ausgangspunkt ist der Aufbau der Routine anhand von experimentell charakterisierten und simulativ abgebildeten Ein- und Mehrpunktproben mit Fügepunkten verschiedener Ausprägungen. So wird ein Fügekatalog erstellt, der als Grundbaustein in die Optimierungsroutine eingeht. Zur Validierung der Optimierung dienen Proben mit praxisrelevanter, vereinfachter Bauteilgeometrie, welche experimentell und simulativ untersucht werden. Mithilfe der Routine kann so ein ermüdungsgerecht optimiertes Fügepunktlayout entworfen und abschließend einer Standardvariante gegenübergestellt werden.

Den KMU wird sowohl die Optimierungsroutine als auch ein Metamodell des Fügekataloges und die darin enthaltenen Zusammenhänge zur Verfügung gestellt, mit deren Hilfe sie die Tragfähigkeit einer geclinchten Bauteilstruktur im Entwicklungsprozess früher als bisher abschätzen können und durch die reduzierte Anzahl an Iterationsschleifen erheblich Aufwand und Zeit einsparen können.