SPP 1640:  Fügen durch plastische Deformation

• Fachliche Zuordnung: Maschinenbau und Produktionstechnik
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 199763459

Heutige gesellschaftliche und ökologische Rahmenbedingungen erfordern erhebliche Anstrengungen, um die effizientere Nutzung von Energie und Rohstoffen zu ermöglichen. Vor diesem Hintergrund nutzen aktuelle Gestaltungsprinzipien insbesondere die Möglichkeiten konsequenten Leichtbaus und smarter Strukturen. Beide Ansätze führen zu Bauweisen mit einem Mischbau aus unterschiedlichen Werkstoffen. Eine geschickt gewählte Kombination aus diesen Werkstoffen ermöglicht ausgezeichnete Eigenschaften hinsichtlich Funktionserfüllung, -sicherheit, -dichte, Energieeinsatz und Ressourcenverbrauch. Fügeverfahren, die auf plastischer Deformation mindestens eines Fügepartners beruhen, offenbaren große Potenziale bei der ressourcenschonenden Verbindung von Multi-Material-Verbunden. Allerdings bestehen noch erhebliche Erkenntnislücken hinsichtlich der Fügetechnologien, der Auslegungs- und Prüfmethoden sowie der gezielten Ausprägung relevanter Fügemechanismen. Das Schwerpunktprogramm zielt auf einen interdisziplinären Erkenntnisgewinn bezüglich der relevanten Mechanismen beim Fügen durch plastische Deformation und davon abgeleitete Methoden zur Auslegung von Fügeprozessen und Verbindungsstellen in Bauteilverbunden sowie zur Qualifizierung neuer Fügeverfahren. Das erweiterte Wissen über wirkende Fügemechanismen soll auch zur Gestaltung neuer oder verbesserter Fügetechnologien und Gestaltungsprinzipien für Bauteilverbindungen sowie zu neuen Produkten und höheren Nutzen von hybriden Bauweisen in heutigen technischen Produkten führen. Die Überwindung der Defizite existierender Prozesse sowie die Entwicklung von Fügetechnologien stehen im Mittelpunkt des Schwerpunktprogramms. Große Erkenntnislücken bestehen insbesondere hinsichtlich der wirkenden Fügemechanismen, der Realisierung notwendiger plastischer Deformation bei Werkstoffen mit stark eingeschränktem Formänderungsvermögen, der Vorhersagbarkeit der Verbindungsfestigkeit mittels theoretischer Modelle sowie im Bereich der zerstörungsfreien Prüfung der Verbindungen. Um diese Lücken zu füllen, sollen die verfügbaren Entwicklungen aus den Wissenschaftsdisziplinen Umformtechnik, Mess- und Regelungstechnik, Plastomechanik, Chemie und Mathematik mit Erkenntnissen aus der Werkstoffkunde vernetzt und in diesem Gesamtprogramm zusammengeführt werden.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme

Projekte

• Bindemechanismen beim Rührreibschweißen von Mischverbindungen (Antragsteller Haider, Ferdinand ;  Zäh, Michael Friedrich )
• Elektrochemisch unterstütztes Fügen von blechförmigen Werkstoffen durch Umformen (ECUF) (Antragsteller Grundmeier, Guido ;  Homberg, Werner ;  Maier, Hans Jürgen )
• Erzeugung von Al/hochfester Stahl-Verbunden durch ultraschallunterstütztes Rührreibschweißen: Prozess und Robustheit, mechanische Eigenschaften unter Anwendung zerstörender und innovativer zerstörungsfreier Prüfmethoden, Mikrostruktur, Korrosion und fügezonenintegrierter Korrosionsschutz (Antragsteller Fuerbeth, Wolfram ;  Wagner, Guntram ;  Wolter, Bernd )
• Fügen durch Hochgeschwindigkeitsumformen durch laserinduzierte Schockwellen (Antragsteller Vollertsen, Frank )
• Gezielte Einstellung der Nahtausbildung beim Fügen durch Magnetpulsschweißen (Antragsteller Beyer, Eckhard ;  Tekkaya, A. Erman )
• Hybrid-Flach-Clinchen nachwachsender Rohstoffe (Antragstellerin Awiszus, Birgit )
• Laser- und ultraschallunterstütztes Clinchen von hochfesten Stahl/Aluminium-Mischverbindungen (Antragsteller Füssel, Uwe ;  Keßler, Olaf ;  Wanner, Martin-Christoph )
• Lokale Gefügeentwicklung, Grenzflächenintegrität und Rateneffekte bei modernen Fügeverfahren durch plastische Deformation (Antragsteller Wagner, Martin Franz-Xaver )
• Mehrskalige Modellierung von Fügeprozessen unter Berücksichtigung des thermomechanisch-chemischen Verhaltens in der Grenzschicht (Antragstellerin Reese, Stefanie )
• Mehrskalige Modellierung von Fügeprozessen unter Berücksichtigung des thermomechanischchemischen Verhaltens in der Grenzschicht (Antragstellerin Reese, Stefanie )
• Multi-Material-Leichtbauverbindungen durch Rotationsclinchen mit Vorloch (Antragsteller Volk, Wolfram )
• Numerische und experimentelle Untersuchungen zum Versagen beim Clinchen von kurzfaserverstärkten Thermoplasten mit Aluminium-Blechwerkstoffen (Antragsteller Behrens, Bernd-Arno ;  Rolfes, Raimund )
• Simulationsgestützte Entwicklung und Qualifizierung eines neuartigen Thermoclinch-Fügeverfahrens für Mischbauweisenn mit textilverstärkten Thermoplastverbunden (Antragsteller Gude, Maik )
• Skalierung von Rotationsclinchverfahren unter Berücksichtigung der Prozessrobustheit (Antragsteller Volk, Wolfram )
• Untersuchung der Bildungsmechanismen der Fügezone beim Kollisionsschweißen (Antragsteller Groche, Peter )
• Untersuchung und gezielte Verstärkung des stoffschlüssigen Fügens durch Verfahren der Kaltmassivumformung (Antragsteller Groche, Peter ;  Rohwerder, Michael )
• Untersuchungen zur Reproduzierbarkeit des Magnetpulsschweißens beim asymmetrischen Aufschlag (Antragsteller Böhm, Stefan )
• Untersuchungen zur Reproduzierbarkeit des Magnetpulsschweißens beim asymmetrischen Aufschlag (Antragsteller Böhm, Stefan )
• Verfahrensentwicklung zur Rohr-Massivumformung beim Quer-Fließpressen von Flanschen und Bunden mit und ohne Außenkontur (Antragsteller Liewald, Mathias )
• Vorlochfreies umformtechnisches Fügen artungleicher Materialien mittels Schneidclinchverfahren (Schneidclinchen) (Antragstellerinnen / Antragsteller Merklein, Marion ;  Meschut, Gerson )
• Walzplattieren von Metallen mit stark unterschiedlicher Festigkeit - Analyse der Verbindungsentstehung und modellbasierte Entwicklung neuer Prozessprinzipien (Antragsteller Hirt, Gerhard )

• Sprecher: Professor Dr.-Ing. Peter Groche
• Beteiligte Personen: Professorin Dr.-Ing. Birgit Awiszus; Professor Dr.-Ing. Bernd-Arno Behrens; Professor Dr.-Ing. Eckhard Beyer; Professor Dr.-Ing. Stefan Böhm; Professor Dr. Andreas Erbe; Professor Dr.-Ing. Wolfram Fuerbeth; Professor Dr.-Ing. Guido Grundmeier; Professor Dr.-Ing. Maik Gude; Professor Dr. Ferdinand Haider; Professor Dr.-Ing. Gerhard Hirt; Professor Dr.-Ing. Werner Homberg; Professor Dr.-Ing. Hans Jürgen Maier; Professorin Dr.-Ing. Marion Merklein; Professor Dr.-Ing. Gerson Meschut; Professorin Dr.-Ing. Stefanie Reese; Professor Dr.-Ing. Raimund Rolfes; Professor Dr.-Ing. A. Erman Tekkaya; Professor Dr.-Ing. Eckart Uhlmann; Professor Dr.-Ing. Wolfram Volk; Professor Dr.-Ing. Frank Vollertsen; Professor Dr.-Ing. Guntram Wagner; Professor Dr.-Ing. Martin Franz-Xaver Wagner; Dr.-Ing. Bernd Wolter; Professor Dr.-Ing. Michael Friedrich Zäh