Robotergeführtes Fließlochformschrauben hochfester Stahlwerkstoffe mit Aluminium-Strangpressprofilen

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Jonas Zweck

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Moderne Produktionssysteme im Automobilbau erfordern aufgrund der zunehmenden Elektrifizierung der Antriebssysteme und der verstärkten Marktvolatilität flexible und kostengünstige Einsetzbarkeit. Für den Karosseriebau bedeutet das, dass Fügewerkzeuge für eine Vielzahl von Materialkombinationen anwendbar sein sollten. Des Weiteren sind die Kosten pro Fügepunkt in einer Fahrzeugkarosserie möglichst gering zu halten, um einen Wettbewerbsvorteil zu erreichen. Das Fließlochformschrauben ist ein effizientes Fügeverfahren, welches artfremde und einseitig zugängliche Bauteile verbinden kann. Das Fügen von vorlochfreien, hochfesten Stählen mit einseitig zugänglichen Aluminiumbauteilen mittels fließlochformenden Schraubens vermeidet kostenintensive Adapterblechlösungen und die Vorkonditionierung der Fügestellen mit Vor- und Sacklöchern. Ziel dieser Arbeit war es, die Einflusszusammenhänge beim Fügen hochfester Stahlwerkstoffe mit Aluminiumbauteilen in hochautomatisierten Produktionsstraßen zu untersuchen. Außerdem sollten die Randbedingungen des Fügeverfahrens für die Produkt- und Prozessplanung herausgearbeitet werden. Mithilfe einer Einflussfaktoranalyse und Vorversuchen wurde die Prozesskraft als zentrale Prozesseinflussgröße identifiziert. Es wurden experimentelle Versuche durchgeführt, um den Einfluss der Kraftgenerierung und des Industrieroboters auf die Verbindungsqualität zu bewerten. Die Wirkzusammenhänge zwischen Hilfsfügeteileigenschaften, Prozessparameter und der Beanspruchung des Hilfsfügeteils wurden anhand von FE-Simulationen dargestellt. Die Deformation der zu fügenden Bauteile wurde analysiert. Zuletzt sind die Verfahrensgrenzen mit hohen Fügekräften und vorschubgeregelter Prozessführung im Schliffbild untersucht worden.