Neues Widerstandsnietschweißverfahren für hybride Karosserien aus FVK und Metall

Kurzbeschreibung:

 

In diesem Verbundprojekt soll ein neues Fügeverfahren „Widerstandnietschweißen“ entwickelt werden, um die Karosserien sowohl in Mono- (Al oder Stahl) als auch in Multi-Materialbauweise (FVK-Al/Stahl-Mischbauweise) mittels einer Punktschweißanlage fertigen zu können. Somit wird die wirtschaftliche und flexible Fertigung von Leichtbaukarosserien in Materialmischbauweise auf den existierenden Punktschweißanlagen bei den OEMs ermöglicht. Das Widerstandnietschweißen wird durch den Einsatz eines neuartigen Nietelements als Schweißadapter im Kunststoffbauteil ermöglicht. Der Einsatz des Niets wird in den Herstellungsprozess des Kunststoffbauteils (Spritzgießen) integriert. Die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens wird somit gewährleistet, da keine zusätzlichen Prozessschritte für die Nieteinbringung benötigt wird. Der Niet besitzt in der Mitte ein Loch, um im Spritzgießwerkzeug fixiert werden zu können. Desweitere wird die Nietfixierung durch eine lagegenaue Positionierung mittels Handling, auf speziellen im Werkzeug vorgehaltene Aufnahmestrukturen (Haltedorn, Stempel etc.) gewährleistet. Der Schweißprozess kann durch einen ringförmigen Buckel rund um das Loch erfolgen.

 

Durch Berechnung der Wärmeentwicklung und Prozessoptimierung wird ein wärmearmer Buckelschweißprozess für ultrahochfeste Stähle und Aluminium entwickelt, um FVK vor der Schweißwärme zu schützen. Die Prozessfähigkeit des Verfahrens wird durch Fertigung eines durch Spritzgießen hergestellten FVK-Dachquerträgers mit umspritzten Nieten und anschließendem Verschweißen mit dem Al/Stahl-Dach bestätigt.

 

 

Zusammenfassung FLB Projektziele:

 

• Erforschung einer neuartigen einstufigen Fertigungstechnologien für Hybridbauteile
• Prototypische Herstellung verschiedener Profile zur Demonstation des Verfahrens
• Analyse der wirkmedienbasierten Umformung von Metallblechen mit einer thermoplastichen Kunststoffschmelze.
• Betriebsfestigkeitsprüfung der mittels Hybridpressen hergestellten Kunstoff-Metall Hybridbauteile
• Entwicklung einer Simulationsmethodik zur Auslegung eines Hybridverbunds aus Kunststoff, Metall und der Verbindungsschicht
• Auslegung und Prüfung von zwei Demonstratorbauteilen aus dem Fahrwerksbereich
• Auslegung des Schweißniets und identifizierung des wärmearmen Schweißprozesses
• Charakterisierung der WNS-Verbindungseigenschaften (unter quasi-statischen, Impact- sowie zyklischen Lasten)
• Entwicklung des vollautomatisierten Zuführung, Fixierungs- sowie Herstellungsprozess im Spritzguss
• Entwicklung, Herstellung und Testing eines Demonstrators (FVK-Sitzquerträger)

   

Fördergeldgeber:

 

Projektlaufzeit: 01.10.2019 – 31.03.2023

 

Ansprechpartner FLB: Hongli Xu, Mail: hongli.xu@uni-siegen.de , Tel.: +49 271 740-3198