Innenhochdruckfügen nicht rotationssymmetrischer Profilquerschnitte

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. A. Erman Tekkaya
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren ; Produktionsautomatisierung und Montagetechnik
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 256223906

Bauteile und Strukturen im modernen Leichtbau werden zur Reduzierung des Bauteilgewichts und zur Erhöhung der Funktionalität zunehmend aus einem Mix verschiedener Werkstoffe gefertigt. Die zum Teil höchst unterschiedlichen Eigenschaften der eingesetzten Werkstoffe stellen hohe Anforderungen an die Fügeverfahren, sodass die gegenwärtig verbreiteten Verfahren zunehmend an ihre technologischen und wirtschaftlichen Grenzen stoßen. Das Innenhochdruckfügen (IHF) als umformtechnisches Fügeverfahren stellt eine Alternative zu den konventionellen thermischen, mechanischen oder klebtechnischen Verfahren dar. Es erlaubt die Herstellung kraft- und/oder formschlüssiger metallischer Mischverbindungen. Die hohe Prozesssicherheit und einfache Prozessüberwachung qualifiziert es zudem für eine automatisierte Fertigung. Um das Potenzial dieser Fügetechnologie nutzbar zu machen, sollen im Rahmen dieses Forschungsprojektes die Verfahrensgrenzen erweitert werden. Hierzu soll die bislang bestehende Beschränkung auf Profile mit kreisrundem Querschnitt aufgehoben werden, sodass auch Fügepartner mit polygonalem oder ovalem Querschnitt gefügt werden können. Zur Erreichung dieser Zielsetzung gilt es - Werkzeugkonzepte für nicht rotationssymmetrische Profilquerschnitte zu entwickeln und- Berechnungsansätze für die Prozess- und Fügestellenauslegung bereitzustellen.Ein erster Werkzeugprototyp zum Innenhochdruckfügen von rechteckigen Profilen wurde am Institut für Umformtechnik und Leichtbau bereits entwickelt und zum Patent angemeldet. Dieses Werkzeugkonzept soll durch den komplementären Einsatz numerischer und experimenteller Untersuchungen weiterentwickelt werden. Die Steigerung der Abmaßtoleranz des Dichtkonzeptes ist hierbei das vorrangige Ziel. Im Rahmen der Funktionsprüfung des neuen Werkzeugkonzeptes werden die Spannungs- und Dehnungsverteilungen in den Fügepartnern ermittelt. Ihr Einfluss auf die resultierende Verbindungsfestigkeit wird untersucht und bildet die Basis für die Ableitung von Gestaltungsregeln zur Prozess- und Fügestellenauslegung.Damit steht ein vielseitig einsetzbares Fügeverfahren zur Verfügung, mit dem kraft- und/oder formschlüssige Verbindungen von Profilen aus unterschiedlichen Werkstoffen wirtschaftlich herstellbar sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen