Fügekonzepte im Mischbau

Science/Aus Wissenschaft, Forschung und Entwicklung

Auf dem fügetechnischen Gemeinschaftskolloquium von EFB, DVS und Fosta ging es um Fügekonzepte im Mischbau mit funktionsgerechter Werkstoffverteilung sowie um Fügetechnik im Zeitalter 4.0.

22. März 2018
© Audi
Bild 1: Fügekonzepte im Mischbau (© Audi)

Fügetechnologien gelten als Schlüssel zum Leichtbau. Allerdings führe der Werkstoffleichtbau zur Zunahme der Fügeverfahren, erklärt Steffen Müller, Leiter Technologieentwicklung Fügen bei Audi. Der Automobilbauer setzt 19 verschiedene Fügetechniken im Karosseriebau ein.

Die vierte Entwicklungsstufe der Karosseriekonzepte bei Audi stellt eine Mischbauweise durch funktionsgerechte Werkstoffverteilung dar. Sieben Werkstoffklassen mit 29 unterschiedlichen Werkstoffen werden teilweise mit mehr als zehn Verfahren verarbeitet. Die Vielzahl der Verfahren stellt hohe Anforderungen an die Absicherung, Entwicklung, Produktion, den Kundendienst und die Qualifikation der Mitarbeiter.

Daher sind flexible Technologien mit breitem Anwendungsspektrum gefragt.

Die großen Herausforderungen beim Audi A8 stellen das Verbinden von Aluminium mit ultrahochfestem Stahl und die Realisierung schmaler Flansche zur Verbesserung von Sichtwinkel und Komfortmaßen im Türeinstieg dar.

Die Entwicklungsziele in der Fügetechnik für Aluminium und den Mischbau Al/St verfolgen zwei Hauptkriterien: die Weiterentwicklung konventioneller Verfahren zum Einsatz in Großserien und die Entwicklung von Fügekonzepten zur Erhöhung der Flexibilität.

Herausforderungen sind: höhere Prozessgeschwindigkeit und Verfügbarkeit, reduzierte Elementkosten, erweiterte Prozessfenster.

Zur Realisierbarkeit neuer Werkstoff- und Konstruktionskonzepte werden neue Verfahren zur Substitution mehrerer konventionellen Verfahren und parametrierbare Verfahren gesucht und werkstoffflexible Verfahren entwickelt.

Schraubtechnik im globalen Einsatz

Am Beispiel der Konzeption einer Schraubenmutter für den Einsatz im Nutzfahrzeugbau erläutert Marie Christin Krug, Chassis Components bei Daimler, die Anforderungen, die durch eine globale Produktion entstehen. Daimler produziert Nutzfahrzeuge für den europäischen Markt, aber auch für Schwellenländer. Die Produktionsstätten sind weltweit verteilt. Krug zeigte, wie man mit den Anforderungen der Standardisierung umgeht, um Funktionen und Produktionskosten in den Griff zu bekommen.

Die Vorteile der Schraubtechnik bilden die Grundlage für eine globale Modulbauweise mit hohen Produktvarianzen durch unterschiedliche Anforderungen der Märkte: Unterschiedliche Gesamtdicken durch die Anzahl zu fügender Bauteile werden ausgeglichen, es können lackierte Teile gefügt werden, Verschraubungen einfach und einheitlich in Montagewerken umgesetzt werden. Die Elemente sind robust und austauschbar.

Das alles erhöht die Flexibilität für Kunden und Aufbauhersteller und kompensiert Nachteile wie die schlechte Automatisierbarkeit und hohe Drehmomente. Der Entwicklungsprozess stützt sich auf vier Eckpfeiler: Kosten, Gewicht, Qualität und Montage. Für den globalen Einsatz ist die Vereinheitlichung von Dimension, Beschichtungssystemen und Anzugsvorschriften unabdingbar.

Mit dem Einsatz hochfester Materialien im Leichtbau gehen schlechte Umformeigenschaften und damit breiter werdende Toleranzen einher. Peter Wurster, Vorentwicklung Fügetechnik bei Audi, stellt das Konzept einer Bauteilintegrativen Fügetechnik vor, bei der das Fügeelement in das Bauteil integriert ist. Die Fügepartner werden ohne den Einsatz weiterer Elemente und Verfahren verbunden.

Schnappelemente wirken als Feder. Sie sind an einem der beiden Fügeteile angebracht und werden während der Zuführung elastisch deformiert. Das Fügeteil positioniert sich selbst, hinterrastet in geeigneten Aussparungen des Fügepartners durch die naturgemäß auftretende Rückfederung und erzeugt eine form- und kraftschlüssige Verbindung.

Ein anderes Verfahren nutzt die Kräfte des Springbeulens zum Positionieren und Fügen der Teile. Durch geeignete Krafteinwirkung wird das Fügeteil in einen anderen Gleichgewichtszustand überführt. Das geschieht nicht während, sondern nach der vollständigen Positionierung des Fügeteils. Im Karosseriebau werden diese Verfahren zum Beispiel bei der Reserveradmulde oder einem Schottblech eingesetzt, das in die A-Säule gefügt wird.

Die Langversion des Artikels findet man unter www.bbr.de/179751  

Erschienen in Ausgabe: 02/2018