Programm
16. Fügetechnisches Gemeinschaftskolloquium 2026
Programmübersicht
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Vorabendliches get-together - 24. November 2026
Alle Teilnehmende,
die bereits am Vorabend des Kolloquiums anreisen,
laden wir herzlich zu einem Becher Glühwein oder Punsch ein.
Treffpunkt
ist am Dienstag, 24.11. von 18:30 bis 21:00 Uhr
Fraunhofer-Institut für
Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU
Reichenhainer Str. 88
09126 Chemnitz
Programm für den 25. November 2026
Check-in ab 7:45 Uhr
Start & Begrüßung - 8:30 Uhr
Einleitende Worte durch Dr.-Ing. Daniel Rosenbusch,
Europäische Forschungsgesellschaft für Blechverarbeitung e.V
Grußwort durch
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Thomas von Unwerth,
Professur Alternative Fahrzeugantriebe, Technische Universität Chemnitz
Session 1
Fügetechnik im Umbruch: Was verbindet das Fahrzeug von morgen?
Dr.-Ing. Ulf Tritthart,
Volkswagen AG, Wolfsburg
Dr.-Ing. Ulf Tritthart,
Volkswagen AG, Wolfsburg
Kernthesen
- Bewährte Fügeverfahren bleiben relevant – ihre Weiterentwicklung erfolgt zunehmend simulations- und datenbasiert
- Fügetechnik verlagert sich stärker in die Montage und verändert damit Fügeorte, Prozessketten und Absicherungsstrategien.
- Aluminium-Großguss, hybride Werkstoffe und Kunststoffe schaffen neue Anforderungen an robuste und kreislauffähige Fügestrategien.
Zusammenfassung
Wie verändert sich Fügetechnik, wenn Fahrzeugstrukturen größer, leichter und vielfältiger werden? Der Vortrag gibt einen kompakten Ausblick auf den Wandel der Fügetechnologien im Fahrzeugbau. Bewährte Verfahren wie das Schweißen bleiben auch künftig ein Rückgrat der Produktion, entwickeln sich aber durch Simulation, digitale Absicherung und datenbasierte Prozessführung weiter. Gleichzeitig rückt Fügetechnik stärker in die Montage: neue Module, Großbauteile und flexible Fahrzeugarchitekturen verändern Fügeorte und Prozessketten. Aluminium-Großguss, hybride Werkstoffkonzepte und Kunststoffe in der Außenhaut erhöhen zusätzlich die Anforderungen an Zugänglichkeit, Toleranzen, Korrosionsschutz, Reparierbarkeit und Kreislauffähigkeit. Der Vortrag zeigt, warum die richtige Fügestrategie zu einem Schlüssel für robuste, wirtschaftliche und zukunftsfähige Fahrzeuge wird.
Darstellung des Nutzens für KMU
Für KMU wird der Wandel der Fügetechnik vor allem dort spannend, wo neue Fahrzeugkonzepte neue Lösungen benötigen. Großguss, Mischbau, Kunststoffe und montageintegrierte Prozesse schaffen Bedarf an flexiblen Anlagen, intelligenten Vorrichtungen, Simulation, Qualitätssicherung und reparaturfähigen Verbindungskonzepten. Genau hier können spezialisierte Unternehmen ihre Stärke ausspielen
Der Vortrag zeigt, welche Veränderungen auf die Branche zukommen und wo sich daraus konkrete Anwendungsmöglichkeiten ergeben – von der virtuellen Prozessauslegung bis zur robusten Serienlösung.
Neuere Entwicklungen in der Fügetechnik
Prof. Dr.-Ing. Welf-Guntram Drossel,
Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU, Chemnitz
Prof. Dr.-Ing. Welf-Guntram Drossel,
Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU, Chemnitz
Kernthesen
- Die Fügetechnik entwickelt sich vom reinen Fertigungsprozess hin zu einem datengetriebenen Enabler für nachhaltige, ressourceneffiziente und kreislauffähige Produkte.
- Moderne Fügeverfahren erfordern eine durchgängige Verknüpfung von Experiment, Simulation und Künstlicher Intelligenz, um Entwicklungszeiten zu verkürzen und die Prozesssicherheit zu erhöhen.
- Neue Anwendungen stellen die Fügetechnik vor gegensätzliche Herausforderungen: vom Fügen ultradünner Strukturen für die Wasserstoff- und Batterietechnik bis zum mechanischen Fügen hochfester und großdimensionierter Bauteile.
- Innovative Umform- und Fügeverfahren, beispielsweise Magnet-Impulsschweißen oder die Kombination von Innenhochdruckumformen und Fließpressen, erweitern die Grenzen wirtschaftlicher und nachhaltiger Fertigung.
Zusammenfassung
Die Fügetechnik befindet sich in einem grundlegenden Wandel. Neben steigenden Anforderungen an Nachhaltigkeit, Energieeffizienz und Kreislauffähigkeit rücken Digitalisierung und Künstliche Intelligenz zunehmend in den Fokus. Moderne Produktkonzepte erfordern die sichere Verbindung unterschiedlicher Werkstoffe sowie die Beherrschung immer komplexerer Prozessketten.
Aktuelle Entwicklungen zeigen, dass insbesondere die Kombination von Simulation, Datenanalyse und KI neue Möglichkeiten für die Auslegung von Fügeverfahren eröffnet. Dabei gewinnen digitale Modelle zur Vorhersage von Prozesseigenschaften, und Verbindungsqualitäten zunehmend an Bedeutung. Gleichzeitig entstehen neue Anforderungen an die Modellierung moderner Fügeverfahren, beispielsweise durch thermomechanische Wechselwirkungen, komplexe Werkstoffkombinationen und die Notwendigkeit dreidimensionaler Simulationsmodelle.
Ein weiterer Entwicklungsschwerpunkt liegt in der Erweiterung der Anwendungsgrenzen mechanischer und hybrider Fügeverfahren. Während bei ultradünnen Strukturen, etwa für Bipolarplatten oder andere funktionale Komponenten, höchste Präzision gefordert wird, stehen beim Fügen großer Blechdicken robuste und wirtschaftliche Lösungen im Vordergrund. Ergänzend eröffnen innovative umformtechnische Ansätze sowie Verfahren wie das Magnet-Impulsschweißen neue Potenziale für leistungsfähige und ressourcenschonende Verbindungen.
Darstellung des Nutzens für KMU
Kleine und mittlere Unternehmen profitieren von den aktuellen Entwicklungen in der Fügetechnik durch kürzere Entwicklungszeiten, höhere Prozesssicherheit und einen effizienteren Ressourceneinsatz. Der Einsatz von Simulationsmethoden und KI-basierten Prognosewerkzeugen reduziert den Aufwand für aufwendige Versuchsreihen und beschleunigt die Einführung neuer Produkte und Werkstoffkombinationen.
Gleichzeitig ermöglichen moderne Fügeverfahren die wirtschaftliche Umsetzung von Leichtbau-, Mischbau- und Kreislaufkonzepten sowie die Erschließung neuer Anwendungsfelder in den Bereichen Elektromobilität, Wasserstofftechnik und nachhaltiger Maschinenbau.
Referent:
Prof. Dr.-Ing. Welf-Guntram Drossel,
Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU, Chemnitz
Die vier Arten von KI in der Blechverarbeitung
Dr.-Ing. Ingolf Lepenies,
SCALE GmbH, Niederlassung Dresden
Dr.-Ing. Ingolf Lepenies,
SCALE GmbH, Niederlassung Dresden
Kernthesen
- folgt
Zusammenfassung
folgt
Darstellung des Nutzens für KMU
folgt
Session 2
TOX® PRESSOTECHNIK SE & Co.KG, Weingarten
Car2Car - Kreislauffähige, nachhaltige Fahrzeugverwertungskonzepte
Dipl.-Ing. (FH) Andreas Keutz,
thyssenkrupp Steel Europe AG, Duisburg
Dipl.-Ing. (FH) Andreas Keutz,
thyssenkrupp Steel Europe AG, Duisburg
Kernthesen
- Machbarkeit des Closed-Loop-Recyclings für Metalle (insbesondere für Stahl) nachgewiesen, Kunststoffe bleiben die größte Herausforderung
- Demontage ist ein zentraler Hebel für hochwertige Kreisläufe, allerdings muss dies wirtschaftlich sein
- • Materialverbunde und Werkstoffvielfalt erschweren ein Recycling eine „Design for Recycling“-gerechte Werkstoffauswahl, inkl. Fügetechnik ist für eine erfolgreiche Kreislaufwirtschaft erforderlich
Zusammenfassung
Das vom Bundeswirtschaftsministerium geförderte Projekt Car2Car erforschte Technologien, um Altfahrzeuge effizienter zu recyceln. Ziel war es, den Anteil der wiedergewonnenen Materialien (untersucht wurden Stahl, Aluminium, Kupfer, Kunststoff und Glas) zu maximieren, die als Rezyklate direkt für die Produktion von Neufahrzeugen verwendet werden können, um so die Kreislaufwirtschaft zu stärken. Untersucht werden dafür verschiedene Szenarien entlang der Prozesskette – von heutiger Praxis bis hin zu erweiterten Demontage- und Sortierkonzepten im Kontext zukünftiger regulatorischer Anforderungen.
Darstellung des Nutzens für KMU
Die Verwertungsindustrie für Altfahrzeuge ist in Europa stark durch kleine und mittlere Unternehmen geprägt. Durch die neue EU‑Altfahrzeuggesetzgebung steigen die Anforderungen an die Verwertungsindustrie und daraus ergibt sich ein Transformationsdruck hin zu industrialisierten Prozessen. Für KMU entstehen neue Geschäftsmodelle in den Bereichen Spezialisierung (z. B. Komponentenrecycling), Digitalisierung und Datenmanagement sowie Kooperationen mit Herstellern im Rahmen geschlossener Materialkreisläufe.
Erweiterung der Bemessungsregeln für mechanische Verbindungen des Stahlleichtbaus nach Eurocode 3, Teil 1-3
M. Sc. Philipp Lapp,
Institut für Metall- und Leichtbau, Universität Duisburg-Essen
M. Sc. Philipp Lapp,
Institut für Metall- und Leichtbau, Universität Duisburg-Essen
FOSTA P 1621
IGF 01IF22896N
Kernthesen
- Die bestehenden Bemessungsmodelle des Eurocode 3 für Scher- /Lochleibungsverbindungen können sowohl für metrische Schraubengarnituren als auch für gewindeformende Schrauben sicher auf höherfeste Stähle übertragen werden, sofern spezifische geometrische Grenzwerte berücksichtigt werden.
- Die entwickelten Bemessungsansätze für das Durchknöpfen metrischer Schrauben und die Abschertragfähigkeit gewindeformender Schrauben ermöglichen eine sichere Bemessung der Durchknöpftragfähigkeit und der Abschertragfähigkeit.
- Die Eignung von Schraubengarnituren mit den Durchmessern M6 bis M10 zum Vorspannen konnte nachgewiesen werden. Für die Anwendung wird ein auf Fp,EV = 0,6∙fyb∙AS reduziertes Vorspannkraftniveau empfohlen. Die Anziehparameter sind schmiermittelabhängig, sodass bis zur Standardisierung geeigneter Schraubengarnituren weiterhin Verfahrensprüfungen erforderlich sind.
Zusammenfassung
Der zunehmende Einsatz höherfester Stähle und mechanischer Verbindungen im Stahlleichtbau erfordert eine Erweiterung der Bemessungsregeln der DIN EN 1993-1-3. Die aktuelle Normung weist insbesondere Bemessungslücken für Scher-/Lochleibungs- und Durchknöpfverbindungen mit höherfesten Stählen sowie für gleitfeste Verbindungen auf. Anhand der durchgeführten Untersuchungen werden die Bemessungsgrundlagen mechanischer Verbindungen im Stahlleichtbau erweitert und bestehende Regelungslücken der DIN EN 1993-1-3 für metrische Schraube-Mutter-Verbindungen sowie für Bohr- und gewindefurchende Schrauben geschlossen. Die Untersuchungen zeigen, dass bestehende Bemessungsansätze für Scher-/Lochleibungsverbindungen mit Schraube-Mutter-Verbindungen grundsätzlich auch für hochfeste Stähle bis S700 anwendbar sind, sofern die jeweiligen geometrischen Randbedingungen berücksichtigt werden.
Ergänzend wurden analytische Bemessungsmodelle für die Durchknöpftragfähigkeit metrischer Schrauben und die Abschertragfähigkeit gewindeformender Schrauben entwickelt, wodurch der Bedarf an aufwendigen experimentellen Einzelnachweisen deutlich reduziert werden kann. Darüber hinaus wurden Bemessungs- und Montageempfehlungen für gleitfest vorgespannte Schraube-Mutter-Verbindungen der Durchmesser M6 bis M10 abgeleitet. Die Ergebnisse schaffen die Grundlage für eine wirtschaftlichere, normgerechtere und materialeffizientere Bemessung mechanischer Verbindungen im Stahlleichtbau sowie für die Weiterentwicklung zukünftiger Bemessungsregeln.
Darstellung des Nutzens für KMU
Das Forschungsvorhaben bietet insbesondere kleinen und mittleren Unternehmen (KMU), die den überwiegenden Anteil der Wertschöpfung und Beschäftigung im Bauhauptgewerbe stellen, erhebliche wirtschaftliche und technische Vorteile. Durch die Erweiterung der Bemessungsregeln für Schraube-Mutter-Verbindungen sowie für Bohr- und gewindefurchende Schrauben können bislang erforderliche bauaufsichtliche Verwendbarkeitsnachweise für viele Standardanwendungen entfallen, wodurch Planungs- und Zulassungskosten sowie der zeitliche Aufwand deutlich reduziert werden. Gleichzeitig eröffnen die Einbeziehung höherfester Stähle und die Erweiterung der Anwendungsgrenzen neue Möglichkeiten für materialeffiziente und wirtschaftliche Konstruktionen. Einheitliche Bemessungsgrundlagen und Anziehvorschriften erleichtern zudem die Planung und Ausführung, reduzieren das Risiko von Montagefehlern und erhöhen die Flexibilität bei der Auswahl geeigneter Verbindungsmittel.
Referent:
M.Sc. Philipp Lapp,
Institut für Metall- und Leichtbau, Universität Duisburg-Essen
unter Leitung von Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Natalie Stranghöner
Entwicklung eines intelligenten Prozessparametrierungstools am Beispiel des fließlochformenden Schraubens
M. Sc. Aaron Alexander Brinkmann,
Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik, LWF, Universität Paderborn
M. Sc. Aaron Alexander Brinkmann,
Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik, LWF, Universität Paderborn
EFB 02/121
IGF 01IF22719N
Kernthesen
- Die bestehenden Bemessungsmodelle des Eurocode 3 für Scher- /Lochleibungsverbindungen können sowohl für metrische Schraubengarnituren als auch für gewindeformende Schrauben sicher auf höherfeste Stähle übertragen werden, sofern spezifische geometrische Grenzwerte berücksichtigt werden.
- Die entwickelten Bemessungsansätze für das Durchknöpfen metrischer Schrauben und die Abschertragfähigkeit gewindeformender Schrauben ermöglichen eine sichere Bemessung der Durchknöpftragfähigkeit und der Abschertragfähigkeit.
- Die Eignung von Schraubengarnituren mit den Durchmessern M6 bis M10 zum Vorspannen konnte nachgewiesen werden. Für die Anwendung wird ein auf Fp,EV = 0,6∙fyb∙AS reduziertes Vorspannkraftniveau empfohlen. Die Anziehparameter sind schmiermittelabhängig, sodass bis zur Standardisierung geeigneter Schraubengarnituren weiterhin Verfahrensprüfungen erforderlich sind.
Zusammenfassung
Der zunehmende Einsatz höherfester Stähle und mechanischer Verbindungen im Stahlleichtbau erfordert eine Erweiterung der Bemessungsregeln der DIN EN 1993-1-3. Die aktuelle Normung weist insbesondere Bemessungslücken für Scher-/Lochleibungs- und Durchknöpfverbindungen mit höherfesten Stählen sowie für gleitfeste Verbindungen auf. Anhand der durchgeführten Untersuchungen werden die Bemessungsgrundlagen mechanischer Verbindungen im Stahlleichtbau erweitert und bestehende Regelungslücken der DIN EN 1993-1-3 für metrische Schraube-Mutter-Verbindungen sowie für Bohr- und gewindefurchende Schrauben geschlossen. Die Untersuchungen zeigen, dass bestehende Bemessungsansätze für Scher-/Lochleibungsverbindungen mit Schraube-Mutter-Verbindungen grundsätzlich auch für hochfeste Stähle bis S700 anwendbar sind, sofern die jeweiligen geometrischen Randbedingungen berücksichtigt werden.
Ergänzend wurden analytische Bemessungsmodelle für die Durchknöpftragfähigkeit metrischer Schrauben und die Abschertragfähigkeit gewindeformender Schrauben entwickelt, wodurch der Bedarf an aufwendigen experimentellen Einzelnachweisen deutlich reduziert werden kann. Darüber hinaus wurden Bemessungs- und Montageempfehlungen für gleitfest vorgespannte Schraube-Mutter-Verbindungen der Durchmesser M6 bis M10 abgeleitet. Die Ergebnisse schaffen die Grundlage für eine wirtschaftlichere, normgerechtere und materialeffizientere Bemessung mechanischer Verbindungen im Stahlleichtbau sowie für die Weiterentwicklung zukünftiger Bemessungsregeln.
Darstellung des Nutzens für KMU
Das Forschungsvorhaben bietet insbesondere kleinen und mittleren Unternehmen (KMU), die den überwiegenden Anteil der Wertschöpfung und Beschäftigung im Bauhauptgewerbe stellen, erhebliche wirtschaftliche und technische Vorteile. Durch die Erweiterung der Bemessungsregeln für Schraube-Mutter-Verbindungen sowie für Bohr- und gewindefurchende Schrauben können bislang erforderliche bauaufsichtliche Verwendbarkeitsnachweise für viele Standardanwendungen entfallen, wodurch Planungs- und Zulassungskosten sowie der zeitliche Aufwand deutlich reduziert werden. Gleichzeitig eröffnen die Einbeziehung höherfester Stähle und die Erweiterung der Anwendungsgrenzen neue Möglichkeiten für materialeffiziente und wirtschaftliche Konstruktionen. Einheitliche Bemessungsgrundlagen und Anziehvorschriften erleichtern zudem die Planung und Ausführung, reduzieren das Risiko von Montagefehlern und erhöhen die Flexibilität bei der Auswahl geeigneter Verbindungsmittel.
Referent:
M.Sc. Aaron Alexander Brinkmann,
Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik, LWF, Universität Paderborn
unter Leitung von Prof. Dr.-Ing. Gerson Meschut
Technologische Durchbrüche in der mechanischen Fügetechnik zur Realisierung von komplexen Karosserie-Leichtbaustrukturen
Dr.-Ing. Vadim Sartisson,
Tucker GmbH - A Division of STANLEY Engineered Fastening
Dr.-Ing. Vadim Sartisson,
Tucker GmbH - A Division of STANLEY Engineered Fastening
Kernthesen
- folgt
Zusammenfassung
folgt
Darstellung des Nutzens für KMU
folgt
Referent:
Dr.-Ing. Vadim Sartisson
Tucker GmbH – A Division of STANLEY Engineered Fastening
Impulsvorträge aus der Industrie
Mittagspause (ca. 13:00 Uhr)
Session 3
Schneidclinchen - eine kosteneffiziente Technologie zum Verbinden hochfester Stähle mit duktilen Werkstoffen
B. Eng. Florian Unger,
Eckold technics GmbH & Co.KG, Sankt Andreasberg
B. Eng. Florian Unger,
Eckold technics GmbH & Co.KG, Sankt Andreasberg
Kernthesen
- Das Schneidclinchverfahren ermöglicht eine wirtschaftliche und prozesssichere Verbindung von Blechbauteilen, da Schneiden und Fügen in einem einzigen Arbeitsschritt kombiniert werden. Dadurch lassen sich unterschiedlichste Werkstoffe miteinander fügen und das Verfahren unterstützt damit moderne Leichtbau- und Mischbaukonzepte.
- Durch den Verzicht auf zusätzliche Verbindungselemente und Schweißzusätze reduziert das Schneidclinchverfahren Material-, Lager- und Montagekosten. Insbesondere durch den vergleichsweise geringen Energiebedarf stellt das Schneidclinchverfahren eine ressourcenschonende und nachhaltige Alternative zu thermischen Fügeverfahren dar.
- Das Schneidclinchverfahren bietet ein hohes Automatisierungspotenzial und ermöglicht eine effiziente Integration in moderne Produktionslinien. Damit erhöht das Verfahren die Produktivität von Unternehmen, da kürzere Taktzeiten und eine geringere Anzahl von Prozessschritten den Fertigungsaufwand verringern.
Zusammenfassung
Das Schneidclinchverfahren ist ein mechanisches Fügeverfahren für nicht-duktile Blechwerkstoffe, bei dem Schneiden und Fügen in einem Arbeitsschritt kombiniert werden. Ein Stempel durchtrennt die matrizenseitige Blechlage und formt das stempelseitige Material in eine Matrize, wodurch eine form- und kraftschlüssige Verbindung entsteht. Da weder Wärme noch zusätzliche Verbindungselemente benötigt werden, ist das Verfahren besonders wirtschaftlich und ressourcenschonend. Zudem können unterschiedliche sowie beschichtete Werkstoffe verbunden werden.
Die Anlagentechnik umfasst ein Fügesystem, welches das Schneidclinchwerkzeug mit Stempel und Matrize sowie eine Butzenabfuhreinrichtung beinhaltet, sowie eine Steuerungseinrichtung. Die Anlagen können teil- oder vollautomatisiert sein und werden häufig in Roboteranlagen integriert.
Eingesetzt wird das Verfahren vor allem zur Herstellung dauerhafter Verbindungen dünnwandiger Metallbauteile. Typische Anwendungsbereiche sind der Automobilbau, die Haushaltsgeräteindustrie und die allgemeine blechverarbeitende Industrie. Aufgrund hoher Prozesssicherheit, guter Automatisierbarkeit und der Eignung für Mischverbindungen stellt das Schneidclinchen eine Alternative zu Schweißen, Nieten und Schrauben dar.
Darstellung des Nutzens für KMU
Das Schneidclinchverfahren bietet kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) eine wirtschaftliche Möglichkeit, Bleche ohne zusätzliche Verbindungselemente wie Schrauben, Nieten oder Schweißzusätze zu fügen. Dadurch lassen sich Material- und Montagekosten senken. Da Schneiden und Fügen in einem Arbeitsschritt erfolgen, werden Fertigungszeiten verkürzt und die Produktivität erhöht.
Ein weiterer Vorteil ist die hohe Flexibilität bei der Verarbeitung unterschiedlicher Werkstoffe. Insbesondere die Verbindung von Mischbauweisen, etwa aus Stahl und Aluminium, eröffnet neue Möglichkeiten für innovative Produktentwicklungen. Gleichzeitig sind die Investitions- und Betriebskosten vergleichsweise gering, sodass moderne Fertigungstechnologien mit überschaubarem Aufwand und Kapitaleinsatz genutzt werden können.
Die reproduzierbare Herstellung der Verbindungen und der Verzicht auf thermische Einflüsse verbessern die Produktqualität, reduzieren Ausschuss und verringern den Nachbearbeitungsaufwand. Zudem steigert das Verfahren die Energieeffizienz und unterstützt nachhaltige Produktionsprozesse. Durch seine hohe Automatisierbarkeit hilft das Schneidclinchverfahren KMU, Produktionskapazitäten auszubauen, dem Fachkräftemangel entgegenzuwirken und ihre Wettbewerbs- sowie Innovationsfähigkeit langfristig zu stärken.
HybridAge – Entwicklung einer Methodik zur Alterungsprognose von hybridgefügten Verbindungen
Dr. Morten Voß,
Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM, Bremen
Dr. Morten Voß,
Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM, Bremen
EFB 01/122
IGF-Nr. 01IF23106N
Kernthesen
- Die Alterung hybridgefügter Verbindungen lässt sich durch verbindungsübergreifende Ab-minderungsfaktoren beschreiben
- Die Alterungsbeständigkeit hybridgefügter Verbindungen hängt systematisch von Werkstoff-parung, Klebstoff, Oberfläche, mechanischem Fügeverfahren sowie Beanspruchungsart ab
- • Homogenisierte Literatur- und Versuchsdaten ermöglichen belastbare Prognosen für bislang nicht geprüfte Hybridverbindungen
Zusammenfassung
Das Forschungsprojekt „HybridAge“ untersuchte, wie sich hybridgefügte Verbindungen – Kombinationen aus Kleben und mechanischem Fügen – unter langfristigen klimatischen, korrosiven und mechanischen Beanspruchungen veränderten. Im Mittelpunkt standen die Kennwerte Festigkeit, Steifigkeit und Energieaufnahme. Für typische Anwendungsszenarien im Automobilbau und Bauwesen wurden Clinch-, Stanzniet- und Schraubklebverbindungen hergestellt, beschleunigt gealtert und mechanisch geprüft. Ergänzend wurde die Alterungsbeständigkeit der Klebstoffe sowie die Einflüsse von Oberflächen und Grenzflächen ermittelt. Literaturdaten und neu erzeugte Versuchsdaten wurden standardisiert und in einer webbasierten Datenbank zusammengeführt. Auf dieser Datenbasis wurden anschließend verschiedene Verfahren des maschinellen Lernens trainiert. Als Ergebnis steht KMU eine frei zugängliche Web-App zur Verfügung, die alterungsbedingte Abminderungsfaktoren prognostiziert und zugleich die Sicherheit beziehungsweise Grenzen der jeweiligen Prognose ausweist.
Darstellung des Nutzens für KMU
KMU erhalten mit der Datenbank und dem Prognosetool eine frei zugängliche Grundlage, um die Langzeitbeständigkeit hybridgefügter Verbindungen bereits während der Konstruktion abzuschätzen. Dadurch reduzieren sie kosten- und zeitintensive Alterungsprüfungen und sichern Entwicklungsentscheidungen früher ab. Praktische Anwendungen ergeben sich beispielsweise bei der Auswahl von Klebstoffen, Werkstoffpaarungen, Oberflächen und mechanischen Fügeverfahren sowie bei der Dimensionierung von Fahrzeugstrukturen, Batteriegehäusen, Maschinen, Landmaschinen, Haushaltsgeräten oder Stahlbauanschlüssen. Entwicklungsdienstleister und Konstruktionsbüros können ihren Kunden belastbarere Auslegungsempfehlungen anbieten; Fügetechnikhersteller und Zulieferer führen Bemusterungen effizienter durch und bewerten neue Verbindungskonzepte fundierter. Zudem verringern die Projektergebnisse Überdimensionierung, Ausschuss und das Risiko vorzeitiger Bauteilausfälle. Das Projekt unterstützt KMU damit beim Aufbau neuer Dienstleistungen und Geschäftsfelder, stärkt ihre Wettbewerbsfähigkeit gegenüber Unternehmen mit eigenen Prüflaboren und erleichtert den sicheren Einstieg in die Hybridfügetechnik.
Referent:
Dr. Morten Voß,
Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM, Bremen
unter der Leitung von Prof. Dr. rer. nat. Bernd Mayer
Montageverhalten und Tragfähigkeit reibschlüssiger Langlochverbindungen für Maschinenbauanwendungen an praxisrelevanten Oberflächen
M. Sc. Alex-Leon Holm,
Fraunhofer-Institut für Großstrukturen in der Produktionstechnik IGP, Rostock
M. Sc. Alex-Leon Holm,
Fraunhofer-Institut für Großstrukturen in der Produktionstechnik IGP, Rostock
IGF-Nr. 01IF23536N
Kernthesen
- Reibschlüssige Langlochverbindungen ermöglichen im Maschinen-, Fahrzeug- und Anlagenbau einen wirtschaftlichen Ausgleich von Fertigungs- und Montagetoleranzen, sind aber bislang nur unzureichend für praxisrelevante Maschinenbauanwendungen beschrieben, weswegen nahezu keine Einheitlichen Bemessungsregeln existieren
- Das Montage- und Tragverhalten wird wesentlich durch Lochgeometrie, Blechdicke, Werkstoff, Oberflächenzustand sowie die Wahl von Scheiben, Muttern und Vorspannverfahren beeinflusst.
- Erste Ergebnisse zeigen, dass geeignete Scheibenlösungen wie DIN 6340 bei Langlöchern Zugtragfähigkeiten auf dem Niveau von Referenzverbindungen mit Rundloch ermöglichen, während ungeeignete Scheibengeometrien zu nachteiligen Verformungs- und Versagensmechanismen führen können.
Zusammenfassung
Reibschlüssige Schraubenverbindungen mit Langlöchern werden eingesetzt, um Bauteile und Baugruppen trotz Fertigungs- und Montagetoleranzen wirtschaftlich auszurichten. Für Maschinenbauanwendungen fehlen bislang jedoch belastbare Auslegungs- und Nachweisgrundlagen, insbesondere zum Montageverhalten, zur Plattennachgiebigkeit und zur statischen Tragfähigkeit. Im Forschungsvorhaben werden daher praxisrelevante Langlochverbindungen experimentell und numerisch untersucht. Im Mittelpunkt stehen Einflüsse von Lochgeometrie, Werkstoff, Blechdicke, Oberflächenzustand sowie von Scheiben-, Mutter- und Verbindungselementgeometrien. Erste Ergebnisse aus Durchknöpfversuchen unter axialer Beanspruchung zeigen, dass mit Scheiben nach DIN 6340 bei Langlöchern vergleichbare Versuchsmaximalkräfte wie bei Referenzverbindungen mit Rundloch erreicht werden können. Dagegen erweisen sich breite, aber dünne Scheiben nach ISO 7093-1 als ungeeignet. Ziel ist die Entwicklung belastbarer Bemessungs- und Gestaltungsempfehlungen für die sichere und wirtschaftliche Anwendung reibschlüssiger Langlochverbindungen im Maschinenbau.
Darstellung des Nutzens für KMU
KMU profitieren von Langlochverbindungen insbesondere dort, wo Bauteile trotz üblicher Fertigungsabweichungen schnell, sicher und wirtschaftlich montiert und ausgerichtet werden müssen. Ohne belastbare Nachweisregeln müssen Unternehmen heute häufig auf konservative Sonderlösungen wie Zwischenbleche, dicke Scheiben oder zusätzliche Prüfungen und gutachterliche Bewertungen ausweichen. Das erhöht Montageaufwand, Gewicht, Bauteilvielfalt, Fehleranfälligkeit sowie Lager- und Zulassungskosten. Das Vorhaben schafft die Grundlage, Langlochverbindungen mit analytisch und experimentell abgesicherten Regeln auszulegen und vorhandene Tragreserven besser zu nutzen. Für KMU bedeutet dies kürzere Entwicklungs- und Montagezeiten, kompaktere und leichtere Konstruktionen sowie eine höhere Prozess- und Nachweissicherheit. Besonders in geregelten Bereichen, etwa im Fahrzeug- oder Schienenumfeld, können sich Zulassungs- und Freigabeprozesse dadurch deutlich vereinfachen und beschleunigen.
Referent:
M.Sc. Alex-Leon Holm,
Fraunhofer-Gesellschaft e.V. Fraunhofer-Institut für Großstrukturen in der Produktionstechnik IGP, Rostock
unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Wilko Flügge
Blick in die Zukunft
Moderation:
Verfahren zum Prüfen stromführender umformtechnischer Clinchverbindungen
Dipl.-Ing. Max Huter,
Institut für Elektrische Energieversorgung und Hochspannungstechnik, IEEH-HH, Technische Universität Dresden
Dipl.-Ing. Jan Kalich,
Professur für Fügetechnik und Montage, IF-FTM, Technische Universität Dresden
Dipl.-Ing. Max Huter,
Institut für Elektrische Energieversorgung und Hochspannungstechnik, IEEH-HH, Technische Universität Dresden
Dipl.-Ing. Jan Kalich,
Professur für Fügetechnik und Montage, IF-FTM, Technische Universität Dresden
01IF25012N
Kernthesen
- Auf Grundlage der genormten Verfahren für andere stromführende Verbindungsarten und der vorhandenen Erkenntnisse zum Kontakt- und Langzeitverhalten von Clinchverbindungen ist es möglich, ein Prüfverfahren für diese Verbindungsarten zu definieren.
- Anwendungsspezifische Beanspruchungen, die in bisherigen Untersuchungen nicht berücksichtigt wurden, können definiert, ihre Wirkung auf das Langzeitverhalten von Clinchverbindungen eingeordnet, klassifiziert und in übertragbare Prüfszenarien überführt werden.
- Ein Nachweis, dass mit dem/den erarbeiteten Prüfverfahren die technische Sicherheit stromführender Clinchverbindungen zuverlässig und reproduzierbar geführt werden kann, ist möglich.
Zusammenfassung
Aus den bisherigen Untersuchungen zum Kontakt- und Langzeitverhalten stromführender Clinchverbindungen sowie zu deren Verhalten bei Belastung durch einen Fehlerstrom ist jeweils ein umfassender Kenntnisstand erarbeitet worden. Vor allem wurde durch das mechanisch-elektrische Funktionsprinzip der Clinchverbindungen ein physikalisches Verständnis des in empirischen Untersuchungen ermittelten Langzeitverhaltens geschaffen. Existierende Prüfverfahren, die den Nachweis der technischen Sicherheit anderer stromführender Verbindungsarten ermöglichen, können die spezifischen Anforderungen an stromführende Clinchverbindungen nicht abbilden. Standardisierte elektrisch-thermische sowie mechanische Belastungsprofile für klassifizierte Prüfszenarien von stromführenden Clinchverbindungen und spezifische Bewertungskriterien sind nicht verfügbar. Diese sind unter Berücksichtigung des Kenntnisstands zum Langzeitverhalten zu definieren.
Darstellung des Nutzens für KMU
Die im Projekt gewonnenen Erkenntnisse können kurzfristig in der Industrie angewendet werden, um entwicklungsbegleitend oder in einer Präqualifikationsprüfung die elektrische Funktion von Clinchverbindungen nachzuweisen. Mit den erarbeiteten Methoden wird den Unternehmen, insbesondere den KMU, die aus personellen und finanziellen Gründen nicht in der Lage sind, Prüfverfahren und Bewertungskriterien physikalisch fundiert herzuleiten, ein effizientes Werkzeug zur Qualifizierung zur Verfügung gestellt. Gleichzeitig haben die KMU und Anwender die Möglichkeit, unmittelbar eine gemeinsame Basis für einheitliche Anforderungen an die elektrisch-thermische Prüfung zu schaffen.
Referent:
Dipl.-Ing. Max Huter,
Institut für Elektrische Energieversorgung und Hochspannungstechnik, IEEH-HH, Technische Universität Dresden
unter Leitung von Apl. Prof. Dr.-Ing. habil. Stephan Schlegel
Dipl.-Ing. Jan Kalich,
Professur für Fügetechnik und Montage, IF-FTM, Technische Universität Dresden
unter Leitung von Prof. Dr.-Ing. Hans-Christian Schmale
Mechanisches Fügen mit wiederlösbaren Verbindungselementen bei einseitiger Zugänglichkeit (FPS – Flow Piercing Screwing)
M. Sc. Yannic Böhm,
Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik, LWF, Universität Paderborn
M. Sc. Yannic Böhm,
Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik, LWF, Universität Paderborn
IGF-Nr. 01IF25006N
Kernthesen
- Die Geometrie des FPS-Fügeelements beeinflusst den Werkstofffluss, die Hohlraumfüllung und die Gewindeausbildung in reproduzierbarer Weise. Maßgebliche Einflussgrößen sind insbesondere Bohrungsdurchmesser, Schaftlänge sowie innere und äußere Fließformwinkel.
- Ein vereinfachtes numerisches Simulationsmodell reicht aus, um die wesentlichen geometrieabhängigen Wirkzusammenhänge des FPS-Prozesses mit ausreichender Genauigkeit abzubilden. Die Modellgüte lässt sich durch experimentelle Verschraubungen und geometrische Bewertungsgrößen wie Füllgrad, Gewindefüllung und Materialaufstauchung überprüfen.
- Durch die Verknüpfung von Simulation, experimenteller Validierung und maschinellem Lernen lassen sich geeignete FPS-Geometrien datenbasiert vorhersagen. Dadurch kann der experimentelle Aufwand bei der Geometrieauslegung mechanischer Fügeverfahren reduziert werden.
Zusammenfassung
Das Vorhaben untersucht das Flow Piercing Screwing (FPS) als wiederlösbares mechanisches Fügeverfahren für einseitig zugängliche Blech- und Profilstrukturen. Das neuartige hohle Fügeelement soll den plastifizierten Werkstoff im Schaft aufnehmen, Störkonturen reduzieren und eine mediendichtere Verbindung ermöglichen. Im Mittelpunkt steht die Entwicklung einer prädiktiven Prozesskette zur Geometrieoptimierung. Dazu werden vereinfachte 3D-Prozesssimulationen, experimentelle Verschraubungen und datengetriebene Auswertemethoden kombiniert. Bewertet werden insbesondere Bohrungsdurchmesser, Schaftlänge sowie innere und äußere Fließformwinkel hinsichtlich Werkstofffluss, Hohlraumfüllung, Gewindefüllung und Prozessstabilität. Die Geometrievarianten werden zunächst simulativ untersucht und anschließend anhand realer Demonstratorverschraubungen verifiziert. Das Ergebnis ist eine validierte Methodik, mit der geeignete Elementgeometrien systematisch prognostiziert und für definierte Materialkombinationen ausgelegt werden können.
Darstellung des Nutzens für KMU
KMU der blechverarbeitenden Industrie, Elementhersteller und Schraubsystemanbieter profitieren von einer methodischen und datenbasierten Auslegung wiederlösbarer Fügeverbindungen. Die Prozesskette reduziert den Aufwand für iterative Versuchsreihen, verkürzt Entwicklungszeiten und macht geometrische Ursache-Wirkungs-Zusammenhänge nachvollziehbar. Dadurch können neue Material- und Bauteilkombinationen schneller bewertet werden, ohne umfangreiche eigene Simulations- oder KI-Expertise aufbauen zu müssen. Anwendungspotenzial besteht insbesondere bei profilintensiven Bauweisen, Batterie- und Gehäusestrukturen, weißer Ware, Gerüst-, Leiter-, Fenster-, Fassaden- und Schienenfahrzeugbau. Zusätzlich unterstützt das Verfahren Kreislauffähigkeit, Reparatur und Demontage, da die Verbindung einseitig herstellbar und zerstörungsfrei lösbar ausgelegt wird. Für KMU entstehen daraus neue Dienstleistungen, Bauteillösungen und Differenzierungsmöglichkeiten gegenüber rein konventionellen Fügeverfahren in variantenreichen Produktprogrammen.
Referent:
M.Sc. Yannic Böhm,
Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik, LWF, Universität Paderborn
unter Leitung von Prof. Dr.-Ing. Gerson Meschut
Abendveranstaltung - 25. November 2026 ab 19:00 Uhr
Zum Abend sind wir weiterhin im Institut und freuen uns auf einen geselligen und inspirierenden Austausch miteinander.
Fraunhofer-Institut für
Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU)
Reichenhainer Str. 88
09126 Chemnitz
Programm für den 26. November 2026
Session 4
Moderation:
Prof. Dr.-Ing. Hans Christian Schmale
Institut f. Fertigungstechnik, TU Dresden
Innovative mechanische Fügetechnik in der 360° Verbindungstechnik
Dipl.-Ing. Marc Steinig,
Böllhoff Verbindungstechnik GmbH, Bielefeld
Dipl.-Ing. Marc Steinig,
Böllhoff Verbindungstechnik GmbH, Bielefeld
Kernthesen
- 360° Verbindungstechnik – alles aus einer Hand: Mit unserem breiten Produktportfolio schaffen wir immer passgenaue Verbindungen. Durch ganzheitliches Denken unterstützen wir unsere Kunden zusätzlich mit Montage- und Logistiklösungen.
- RIVSET® Stanznieten als Schlüsseltechnologie für den Karosseriebau: Neben einem breiten Basiswissen zur Technologie legen kundenspezifische Lösungen gepaart mit aktuellen Entwicklungstrends die Voraussetzung für erfolgreiche Verbindungen.
- Innovative mechanische Fügetechnik: Funktionselemente, thermomechanische Fügeverfahren und der Systemansatz als zusätzlicher Technologiebooster.
Zusammenfassung
Die Transformation im Automobilbau erfordert neue Karosserie- und Strukturkonzepte: Leichtbau, Multimaterialdesign und große Druckgussbauteile (Gigacast) erhöhen die Anforderungen an robuste und wirtschaftliche Fügeverfahren. Böllhoff unterstützt als Kompetenzführer in der 360° Verbindungstechnik entlang der gesamten Prozesskette – von der anwendungsorientierten Auslegung des Verbindungselements über die Verarbeitungstechnik bis zu integrierten Montage- und Logistiklösungen.
Im Mittelpunkt steht die Schlüsseltechnologie RIVSET® Stanzniete als etabliertes Fügeverfahren im Karosseriebau. Durch unterschiedliche Werkstoffe, Nietgeometrien, Härteklassen und Oberflächen lassen sich die Fügeelemente gezielt an Bauteilaufbau, Materialmix und Prozessanforderungen anpassen. Damit können hochfeste Stähle von 400 bis 600 MPa, höchstfeste Stähle von 800 bis 1.200 MPa sowie ultrahochfeste Stähle über 1.500 MPa zuverlässig mit artfremden Werkstoffen wie Aluminium gefügt werden.
Der Vortrag zeigt zudem, wie der RIVSET® L Niet bei Mehrlagenverbindungen, großformatigen Aluminium-Druckgussstrukturen und weiteren heterogenen Materialkombinationen neue Leichtbaupotenziale erschließt.
Ergänzend werden Funktionselemente, thermomechanische Fügeverfahren und ein konsequent abgestimmter Systemansatz als Technologiebooster für die automobile Serienproduktion und deren Zulieferindustrie vorgestellt.
Darstellung des Nutzens für KMU
Kleine und mittelständige Unternehmen (KMU) profitieren besonders stark von Böllhoffs 360° Verbindungstechnik bei der Validierung von Stanznietprozessen. RIVSET® Fügeelemente, Verarbeitungstechnik und Prozessparameter werden auf den jeweiligen Werkstoff- und Bauteilaufbau abgestimmt. Dadurch lassen sich Parametrieraufwand, Ausschuss und Nacharbeit reduzieren sowie Material- und Energieeinsatz senken.
Die Variantenvielfalt der RIVSET® Stanzniete ermöglicht die Umsetzung unterschiedlicher Werkstoffkombinationen, beispielsweise hochfester Stähle mit Aluminium. Dies erleichtert den Einsatz von Leichtbaukonzepten auch bei kleineren Losgrößen.
Mechanische Fügeverfahren können zudem Anforderungen der Kreislaufwirtschaft unterstützen. Reparaturgerechte Konstruktionen, eine vereinfachte Demontage sowie die Wiederverwendung und materialgerechte Trennung von Bauteilen werden berücksichtigt. Damit können Ressourceneffizienz, Restwerte und die Recyclingfähigkeit von Produkten verbessert werden.
Stanznietelemententwicklung mit Fokus auf Kosten und Nachhaltigkeit
Dipl-Ing. (FH) Norbert Hornbostel,
Audi AG, Neckarsulm
Dipl-Ing. (FH) Norbert Hornbostel,
Audi AG, Neckarsulm
Kernthesen
- folgt
Zusammenfassung
folgt
Darstellung des Nutzens für KMU
folgt
Erweiterung der Anwendungsgrenzen beim fließlochformenden Verschrauben – Flowform® Next
M. Sc. Martin Ivanjko,
ARNOLD UMFORMTECHNIK GmbH & Co. KG, Dörzbach
M. Sc. Martin Ivanjko,
ARNOLD UMFORMTECHNIK GmbH & Co. KG, Dörzbach
Kernthesen
- Flowform® Next erweitert die Anwendungsgrenzen beim Fügen von dickwandigen Aluminiumbauteilen und hochfesten Stählen
- Flowform® Next reduziert die beim Verschrauben notwendigen Axialkräfte
- Geringere Furchmomente beim Einsatz der Flowform® Next erhöhen die Prozesssicherheit beim Verschrauben
Zusammenfassung
Der Vortrag beschreibt die Weiterentwicklung der fließloch- und gewindeformenden Schraube hin zu Flowform
Next mit Fokus auf Prozessstabilität und Anwendungsbreite. Im Vergleich zu bestehenden Varianten zeichnet sich das System durch eine optimierte Geometrie und Werkstoffauswahl aus. Ein zentraler Vorteil liegt in der deutlichen Reduzierung der erforderlichen Axialkraft bei gleichzeitig breitem Prozessfenster und hoher Drehmomentreserve. Gegenüber anderen Varianten zeigt Flowform
Next die geringsten Furchmomente sowie die höchste Sicherheit gegenüber Bauteilversagen und stellt damit einen ausgewogenen Kompromiss zwischen Einschraub- und Festigkeitsperformance dar. Dadurch ergibt sich für den Serieneinsatz die Erweiterung der Anwendungsgrenzen hin zu anspruchsvollen Multimaterialverbindungen, etwa hochfesten Stählen in Kombination mit dickeren Aluminiumlagen.
Darstellung des Nutzens für KMU
Die dargestellte Flowform
‑Next- Technologie bietet insbesondere für KMU relevante technische und wirtschaftliche Vorteile. Durch das vorlochfreie Fügen und die einseitige Zugänglichkeit können Prozessschritte reduziert und Anlagenkonzepte vereinfacht werden. Dies senkt Investitions- und Betriebskosten. Die Fähigkeit, unterschiedliche Materialkombinationen – z. B. Stahl, Aluminium oder Faserverbund – mit nur einem Verbindungselement zu fügen, erhöht die Flexibilität in der Produktentwicklung und reduziert Variantenvielfalt.
Session 5
Wieland Electric GmbH, Bamberg
Schließringbolzenverbindungen: Bemessungskonzepte im Kontext industrieller Gemeinschaftsforschung und praktischer Anwendung
Dr.-Ing. Christoph Blunk,
Howmet Fastening Systems Limited, GB - Telford, Shropshire
Dr.-Ing. Christoph Blunk,
Howmet Fastening Systems Limited, GB - Telford, Shropshire
Kernthesen
- Industrielle Gemeinschaftsforschung schafft die Grundlage für belastbare Bemessungskonzepte für Schließringbolzenverbindungen. Die EFB-Forschungsvorhaben zur statischen Bemessung und zur Ermüdungsfestigkeit haben wesentliche Erkenntnisse zum Trag- und Ermüdungsverhalten von Schließringbolzenverbindungen geliefert.
- Das Bemessungsmerkblatt DVS-EFB 3435-2 bündelt die Ergebnisse der vorausgegangenen Forschung und überführt sie in die praktische Anwendung. Es stellt Bemessungsregeln für Schließringbolzenverbindungen im Stahlbau in Anlehnung an Eurocode 3 sowie für Anwendungen im Maschinenbau in Anlehnung an VDI 2230 bereit.
- Die Forschung ist mit dem bestehenden Bemessungsmerkblatt nicht abgeschlossen. Neue Erkenntnisse aus zwischenzeitlich durchgeführten EFB-Forschungsvorhaben sollen ab 2027 in eine Überarbeitung und Weiterentwicklung des Bemessungskonzepts einfließen. Damit wird die Verbindung von Gemeinschaftsforschung, Bemessungsregelwerk und industrieller Anwendung kontinuierlich weiterentwickelt.
Zusammenfassung
Schließringbolzenverbindungen bieten insbesondere bei schwingend beanspruchten Konstruktionen Vorteile hinsichtlich Montage, Prozesssicherheit und Losdrehsicherheit. Für ihre sichere und wirtschaftliche Auslegung sind jedoch geeignete, wissenschaftlich abgesicherte Bemessungsansätze erforderlich. Im Rahmen von EFB-Forschungsvorhaben wurden hierzu Untersuchungen zur Bemessung von Schließringbolzenverbindungen sowie zur Ermüdungsfestigkeit durchgeführt.
Die Ergebnisse dieser Forschungsarbeiten bildeten eine wesentliche Grundlage für das Bemessungsmerkblatt DVS-EFB 3435-2 „Schließringbolzensysteme – Berechnung von Verbindungen nach Eurocode 3 und VDI 2230-Blatt 1“ aus dem Jahr 2016.
Der Vortrag zeigt den Weg von den Forschungsergebnissen über deren Aufbereitung im Rahmen der AGMF3 bis zur Überführung in ein praxisorientiertes Bemessungsmerkblatt. Gleichzeitig wird aufgezeigt, welche neuen Erkenntnisse aus zwischenzeitlich durchgeführten EFB-Forschungsvorhaben vorliegen und wie diese ab 2027 in eine Überarbeitung und Weiterentwicklung des Bemessungskonzepts einfließen sollen.
Darstellung des Nutzens für KMU
Für kleine und mittlere Unternehmen entsteht durch die EFB-Gemeinschaftsforschung ein unmittelbarer Nutzen, da Forschungsergebnisse zu einem technisch anspruchsvollen Fügeverfahren gemeinsam erarbeitet und anschließend in praxisgerechte Bemessungsgrundlagen überführt werden können. Das Bemessungsmerkblatt DVS-EFB 3435-2 ermöglicht es, Schließringbolzenverbindungen sowohl für statische als auch für schwingende Beanspruchungen systematisch zu bewerten und die Bemessung an den jeweiligen Anwendungsbereich anzupassen.
Dadurch erhalten KMU eine belastbare Grundlage für die Auslegung bestehender und neuer Anwendungen, ohne für jede Fragestellung eigene umfangreiche Forschungsarbeiten durchführen zu müssen. Die inzwischen gewonnenen Erkenntnisse aus weiteren EFB-Forschungsvorhaben bieten darüber hinaus die Möglichkeit, bestehende Bemessungsansätze weiterzuentwickeln und neue Anwendungsfelder zu erschließen. Die geplante Überarbeitung ab 2027 unterstützt damit den kontinuierlichen Transfer von Forschungsergebnissen in die industrielle Praxis.
Methodenentwicklung zur Prognose des Crashverhaltens von stanzgenieteten mehrschnittigen Verbindungen
M. Sc. Steffen Koch,
Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik, LWF, Universität Paderborn
M. Sc. Steffen Koch,
Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik, LWF, Universität Paderborn
FOSTA P 1808 /
S 0024/10299/25
Kernthesen
- Das Trag- und Versagensverhalten von halbhohlstanzgenieteten 3-BV kann systematisch anhand von Verbindungsausprägung, Fügeteilanordnung, Blechdickenkombination und Lasteinteilung bzw. Lastangriff separiert und charakterisiert werden.
- Das Trag- und Versagensverhalten von halbhohlstanzgenieteten 2-BV ist auf das Trag- und Versagensverhalten von halbhohlstanzgenieteten 3-BV nur bedingt übertragbar –insbesondere nicht übertragbar bei stark unsymmetrischen Dicken- und Festigkeitskombinationen der Stahlbleche.
- Zur Abbildung des Verformungs- und Versagensverhalten halbhohlstanzgenieteter 3-BV unter Crashbelastung können Ersatzmodelle erarbeitet werden, welche die oben genannten Einflussfaktoren berücksichtigen.
Zusammenfassung
Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung einer Methode zur Vorhersage des Trag- und Versagensverhaltens von halbhohlstanzgenieteten Dreiblechverbindungen (3-BV) unter Crashbelastung. Dafür werden umfassende experimentelle und numerische Untersuchungen durchgeführt, die die Einflüsse von Verbindungsausprägung, Fügeteilanordnung, Werkstofffestigkeit, Blechdicken und Lasteinleitung systematisch erfassen. Zusätzlich wird untersucht, inwieweit Ergebnisse aus Zweiblechverbindungen (2-BV) übertragbar sind. Auf dieser Grundlage soll ein formelmäßiger, empirischer Zusammenhang entstehen, der verlässliche Vorhersagen der Tragfähigkeit von Dreiblechverbindungen ermöglicht. Darüber hinaus werden Ersatzmodelle entwickelt, die eine effiziente Crashsimulation mit hoher Prognosegüte hinsichtlich Tragfähigkeit, Energieabsorption und Belastungshistorie erlauben. Ergänzende Simulationen und Experimente mit Lastunterbrechungen sowie anschließenden Belastungswechseln dienen der Abbildung der Belastungshistorie. Schließlich wird die Modellierungsmethodik anhand von Musterbauteilversuchen für die Anwendung in Crashsimulationen validiert.
Darstellung des Nutzens für KMU
Das Forschungsvorhaben ermöglicht kleinen und mittleren Unternehmen Dreiblechverbindungen gezielt und ohne aufwendige Versuchsreihen auszulegen. Durch die entwickelten empirischen Zusammenhänge können Verbindungen frühzeitig im Entwicklungsprozess hinsichtlich Tragfähigkeit, Energieabsorption und Versagensverhalten bewertet werden. Die Ersatzmodelle für Crashsimulationen erhöhen zudem die Prognosesicherheit und verringern kostspielige Iterationen in der Konstruktion. Auf diese Weise werden Entwicklungszeiten verkürzt, Ressourcen eingespart und die Wettbewerbsfähigkeit nachhaltig gestärkt. Darüber hinaus liefern die Ergebnisse eine Grundlage für praxisnahe Richtlinien und Normen, die gerade KMU bei der Qualitätssicherung und Auslegung von Verbindungen unterstützen und den Zugang zu innovativen Leichtbaukonzepten erleichtern.
Referent:
M.Sc. Steffen Koch,
Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik, LWF, Universität Paderborn
unter Leitung von Prof. Dr.-Ing. Gerson Meschut
AgenticJoining | Potenziale agentischer KI für die Fügetechnik
Dr.-Ing. Wolfgang Zorn,
Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU, Dresden
Dr.-Ing. Wolfgang Zorn,
Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU, Dresden
Kernthesen
- Agentische KI erweitert KI in der Fügetechnik von der Analyse einzelner Prozessgrößen hin zur eigenständigen Bearbeitung übergeordneter Aufgabenstellungen.
- Der größte Mehrwert agentischer KI entsteht dort, wo Prozessketten statt Einzelprozesse optimiert werden müssen.
- Mehr Autonomie der KI bedeutet nicht weniger Verantwortung des Menschen, sondern eine Veränderung seiner Rolle.
Zusammenfassung
Agentische KI (Agentic AI) stellt eine aktuelle Weiterentwicklung KI- bzw. Sprachmodell-basierter Systeme dar. Durch die Einbettung leistungsfähiger Sprachmodelle in Planungs- und Orchestrierungsarchitekturen können umfassende Problemstellungen analysiert sowie konkrete Lösungsstrategien unter Einbeziehung spezialisierter Tools erarbeitet und umgesetzt werden. Dies eröffnet Möglichkeiten zur automatisierten Bearbeitung komplexer Herausforderungen, sowohl im Bereich der Produktionstechnik im Allgemeinen als auch im anspruchsvollen Feld der Fügetechnologien. Der Vortrag soll einen Einblick in die Funktionsweise der KI-Technologie geben und anhand verschiedener Anwendungsfälle insbesondere das Potenzial agentischer KI für die Fügetechnik veranschaulichen. Dabei soll insbesondere die Interaktion zwischen Prozess und KI aufgezeigt, die Rolle des Menschen eingeordnet und auch auf bestehende Herausforderungen und Hürden eingegangen werden.
Darstellung des Nutzens für KMU
KI unterstützt bereits jetzt bei der Analyse von Prozessdaten und ermöglicht das Ziehen von Rückschlüssen auf die Prozess- und Fügequalität. Dies erlaubt insbesondere im laufenden Betrieb eine oftmals inline-fähige und automatisierte Qualitätssicherung. Dem Menschen wird dabei die Rolle zuteil, für die Erfassung des konkreten Fehlerbildes die geeigneten Mechanismen und Werkzeuge (bspw. dezidierte KI-Modelle) bereitzustellen und Zielgrößen zu benennen und zu quantifizieren.
Die Anwendung agentischer KI verspricht eine erhebliche Erweiterung der Einsatzszenarien bisheriger KI-Ansätze, ohne den Menschen komplett aus der Verantwortung zu nehmen. So ist es möglich, auch übergeordnete Problem- und Aufgabenstellungen mit wechselnden oder zunächst unvollständig bekannten Randbedingungen KI-basiert zu bearbeiten (z. B. die übergreifende Optimierung von Kennzahlen wie der OEE anstelle isolierter Einzelzielgrößen) und zunehmend komplexere Zusammenhänge in Prozessketten zu handhaben. Grundlage hierfür ist die situationsangepasste und eigenständige Einsatzplanung und Ausführung spezialisierter Tools oder auch die Einbindung erforderlicher Kompetenzen durch den Menschen. Speziell für den Einsatz in der Produktion ist dabei die revisionssichere Dokumentation der den Entscheidungen und Vorschlägen zugrundeliegenden Informationen sowie die datensouveräne Verarbeitbarkeit der Rohdaten von besonderer Bedeutung.
Referent:
Dr.-Ing. Wolfgang Zorn,
Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU, Dresden
unter Leitung von Prof. Dr.-Ing. Welf-Guntram Drossel
Steigerung des Werkstoffausnutzungsgrades beim mechanischen Fügen durch den Einsatz hochduktiler Dualphasenstähle
M. Sc. Özcan Harabati,
Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik, LWF, Universität Paderborn
M. Sc. Özcan Harabati,
Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik, LWF, Universität Paderborn
FOSTA P 1653
IGF-Nr. 01IF23211N
Kernthesen
- Auf Basis von gebildeten Korrelationen zwischen werkstoffseitigen Eigenschaftsveränderungen sowie qualitätsrelevanten Verbindungskenngrößen und numerisch ermittelter Merkmale, wie Umformgraden oder Eigenspannungen, lässt sich eine Methode zur Verbindungsvorauslegung von Stählen mit gesteigerter Duktilität ableiten.
- Die gesteigerte Duktilität der AHSS-Güten der dritten Generation, welche unter anderem durch den Restaustenitgehalt erzielt wird, ermöglicht eine Erweiterung der Prozessgrenzen beim Einsatz der mechanischen Fügetechnik insbesondere bei der Verwendung geringer Blechdicken.
- Die entwickelte Methode lässt sich auf andere, zuvor nicht betrachtete Werkstoff-Dicken-Kombinationen unter verschiedenen Belastungszuständen und Probengeometrien übertragen, wodurch eine Steigerung des Leichtbaupotenzials ermöglicht wird.
Zusammenfassung
Die mechanischen Fügeverfahren bieten gegenüber der thermischen Fügetechnik wesentliche Vorteile, insbesondere beim Einsatz von Mischbauverbindungen, beschichteten Werkstoffen und Werkstoffen, bei denen das spezielle Eigenschaftsprofil auf der Grundlage des komplexen Gefügezustandes resultiert. Aufgrund der bisher nicht vorhandenen Forschungsprojekte ergibt sich hierdurch insbesondere für KMU eine Wissenslücke sowie Unsicherheiten, wenn hochduktile Dualphasenstähle konventionell mechanisch gefügte DP-Stähle ersetzen sollen.
Darstellung des Nutzens für KMU
Insbesondere blechverarbeitende KMU verfügen häufig nicht über den notwendigen Prozess Know-how und die Kapazitäten, um die für eine Werkstoffsubstitution notwendigen Bemusterungsuntersuchungen durchzuführen. Dies stellt ein Hemmnis für die Verarbeitung innovativer Werkstoffkonzepte in diesen Unternehmen dar. Die wirtschaftliche Bedeutung der im Rahmen dieses Projektes generierten Ergebnisse besteht in der Erarbeitung und Bereitstellung einer Methode, die es KMU erlaubt bereits bei der Verbindungsauslegung das Abrufen des erhöhten Werkstoffpotenzial in der Bauteilstruktur sicherzustellen. Hierdurch wird der Einstieg in die Verarbeitung innovativer Stahlgüten erleichtert. Hieraus ergeben sich deutliche nationale und internationale Wettbewerbsvorteile in den Lieferantenbeziehungen mit OEMs im Fahrzeug- und Maschinenbau gegenüber Mitbewerbern.
Referent:
M.Sc. Özcan Harabati,
Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik, LWF, Universität Paderborn
unter Leitung von Prof. Dr.-Ing. Gerson Meschut
Mittagspause (ca. 12:45-13:45 Uhr)
Session 6
Charakterisierung leistungsfähiger Blindbefestiger für Instandsetzungen und ressourcenschonende Produktneuentwicklungen
M. Eng. Markus Schröder,
Bereich Maschinenbau, Verfahrens- und Umwelttechnik, MVU, Hochschule Wismar
M. Eng. Markus Schröder,
Bereich Maschinenbau, Verfahrens- und Umwelttechnik, MVU, Hochschule Wismar
IGF-Nr. 01IF23303N
Kernthesen
- Lediglich Einzelfalluntersuchungen ermöglichen den Einsatz von leistungsfähigen Blindbefestigern, sodass deren Vorteile gegenüber geschraubten Verbindungen aufgrund fehlender Bemessungs- und Ausführungsregeln ungenutzt bleiben
- Verfügbarkeit im breiten Nenndurchmesserbereich (6,4 bis 21 mm) für strukturelle Anwendung
- Leistungsfähige Blindbefestiger weisen hohe Traglasten, Lochfüllungsvermögen und Vorspannkraft auf, welche sich in Bezug auf das Trag- und Ermüdungsverhalten positiv auswirken
Zusammenfassung
Die Forderung der Laufzeitverlängerung durch Refurbishing leistet einen wichtigen Beitrag zur Schonung vorhandener Ressourcen. Vereinzelte Schäden an bestehender Infrastruktur bedeuten nicht zwangsweise das Ende von deren Nutzungsdauer. Zugleich ist die wirtschaftliche Instandsetzung ein Keypoint im Instandsetzungsprozess bspw. für Brücken, Komponenten von Windenergieanlagen oder Schienenfahrzeuge. In diesen Branchen überwiegen geschweißte Konstruktionen, dessen Verbindungen versagenskritische Punkte darstellen. Deren Reparatur ist oft mit hohem Aufwand, eingeschränkter Zugänglichkeit oder Betriebslasten verbunden. Die Blindbefestiger ermöglichen Instandsetzungen bei einseitiger Zugänglichkeit. Verbunden mit deren Einsatz existieren jedoch diverse Fragenstellungen bzgl. der Bemessung und Ausführung, welche aktuell durch Einzelfalluntersuchungen individuell geklärt werden.
Ziel des Forschungsvorhabens ist die Untersuchung des Tragverhaltens mechanisch gefügter Verbindungen mit Blindbefestigern. Im Fokus stehen das Lochfüllungsvermögen, die Kombination von Form- und Kraftschluss durch Vorspannkräfte in Verbindungen, das Tragverhalten unter Lastumkehr und wiederholter Lasteinwirkung sowie das Ermüdungsverhalten unter zyklischer Lasteinwirkung.
Darstellung des Nutzens für KMU
Für kleine und mittlere Unternehmen (KMU) bietet die Anwendung mechanischer Fügeverfahren mit Blindbefestigern ein erhebliches Potenzial im Bereich der Instandsetzung bestehender Infrastruktur als auch bei Produktneuentwicklungen. Durch den Einsatz der „kalten“ Fügetechnik kann auf die aufwändige Qualifizierung von Schweißpersonal verzichtet werden, wodurch bspw. die Umsetzung von Reparaturmaßnahmen vereinfacht und beschleunigt wird. Gleichzeitig ermöglicht die Technologie eine wirtschaftliche Laufzeitverlängerung bestehender Konstruktionen und trägt damit zu einer nachhaltigeren Nutzung vorhandener Ressourcen bei.
Ein weiterer Vorteil liegt in der Möglichkeit, Blindbefestiger ohne kostenintensive Einzelfalluntersuchungen einzusetzen, sofern hierfür Bemessungsgrundlagen und Ausführungsrichtlinien geschaffen werden. Dadurch können Planungsaufwand und Projektkosten deutlich reduziert werden. Das Forschungsvorhaben leistet hierzu einen wichtigen Beitrag, indem es die erforderlichen Kenntnisse für eine sichere und wirtschaftliche Anwendung mechanisch gefügter Verbindungen bereitstellt. Insgesamt können KMU von effizienteren Instandsetzungs- sowie Produktneuentwicklungsprozessen, geringeren Qualifizierungsanforderungen an das Personal und einer höheren Wettbewerbsfähigkeit profitieren.
Referent:
M.Eng. Markus Schröder,
Bereich Maschinenbau, Verfahrens- und Umwelttechnik, MVU, Hochschule Wismar
unter Leitung von Prof. Dr.-Ing. Daniela Schwerdt
Methodenentwicklung zur Prognose eines Abscherens von fließlochformenden Schrauben in der Crashsimulation für die Bauteilauslegung im stahlintensiven Karosseriebau
M. Sc. Marvin Krzikalla,
Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik, LWF, Universität Paderborn;
Dr.-Ing. Philipp Bähr,
Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM, Freiburg
M. Sc. Marvin Krzikalla,
Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik, LWF, Universität Paderborn;
Dr.-Ing. Philipp Bähr,
Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM, Freiburg
IGF-Nr. 01IF23529N
Kernthesen
- Kritische Belastungszustände führen im Crashfall zum Abscheren der Schraube in FLS-Verbindungen aus höher-/höchstfesten Stählen.
- Das Abscheren der Schraube resultiert in einer signifikanten Reduktion der Energieaufnahme der Verbindung und somit in einer schlechteren Crashperformance FLS-gefügter Bauteilstrukturen.
- Zur korrekten Prognose des Verhaltens von FLS-Verbindungen in der Crashsimulation muss das potenzielle Abscheren der Fügeelemente in der Ersatzmodellierung berücksichtigt werden.
Zusammenfassung
Das Projekt zielt darauf, die Mechanismen zu identifizieren, die zum Abscheren fließlochformender Schrauben (FLS) unter Belastung führen, und deren Einfluss quantitativ zu erfassen. Betrachtet werden u. a. Materialkombination, Bauteilbeschaffenheit, Belastungsgeschwindigkeit, Schraubenlage im klemmteilseitigen Vorloch, Vorlochdurchmesser, unsymmetrische Belastungen einzelner Schrauben innerhalb eines Schraubenfeldes sowie der Einfluss einer Klebschicht. Um diese Faktoren zu bewerten, werden mehrere repräsentative FLS-Verbindungen experimentell und numerisch untersucht. Auf dieser Basis wird eine Methode entwickelt, mit der das Abscheren in Abhängigkeit der Einflussgrößen prognostiziert werden kann. Anschließend wird geprüft, inwieweit etablierte Ersatzmodelle diese Effekte abbilden können. Die gewonnenen Erkenntnisse werden durch Bauteilversuche validiert. Der Erkenntnisgewinn ermöglicht kritische Fügepunkte frühzeitig zu erkennen und Fügestellen sicher auszulegen.
Darstellung des Nutzens für KMU
Die in diesem Projekt gewonnenen Erkenntnisse über das Trag- und Versagensverhalten FLS-gefügter Verbindungen ermöglichen eine gezielte Auslegung entsprechend gefügter Bauteile. Hierdurch kann das Potential des Fügeverfahrens FLS optimal ausgeschöpft werden. Die Auslegung der Fügestelle anhand von Gestaltungsrichtlinien und Handlungsempfehlungen ermöglicht es teure Versuchsumfänge zu reduzieren und Schwachstellen der Konstruktion frühzeitig zu erkennen. Hiervon profitieren insbesondere KMU aufgrund von verkürzten Entwicklungszyklen. Somit wird ein direkter Beitrag zur Steigerung der Qualität der Ergebnisse bei der Projektbearbeitung und somit der Wettbewerbsfähigkeit von KMU geleistet. Die Projektergebnisse sollen in Form von Gestaltungshinweisen in bestehende und zukünftige Merkblätter zum loch- und gewindeformenden Schrauben einfließen (z.B. DVS/EFB®-Merkblätter 3440 4 und 3445-1). Anhand dieser Merkblätter wird es den Anwendern und insbesondere KMU, deren Rüstzeug Richtlinien und Merkblätter sind, ermöglicht eine gezielte Auslegung FLS-gefügter Bauteilstrukturen vorzunehmen und dabei ein kritisches Abscheren des Fügeelements zu berücksichtigen. Dadurch können gesetzliche Auflagen hinsichtlich der Crashsicherheit von Fahrzeugkomponenten besser erfüllt werden.
Referent:
M.Sc. Marvin Krzikalla,
Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik, LWF, Universität Paderborn
unter Leitung von Prof. Dr.-Ing. Gerson Meschut;
Dr.-Ing. Philipp Bähr,
Fraunhofer-Gesellschaft e.V. Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM, Freiburg
unter Leitung von Prof. Dr. Peter Gumbsch
Stoffschlüssiges Durchsetzfügen für verbesserte Leitfähigkeit
Dipl.-Ing. Phuong Ly Diem,
Professur für Fügetechnik und Montage, IF-FTM, Technische Universität Dresden
Dipl.-Ing. Phuong Ly Diem,
Professur für Fügetechnik und Montage, IF-FTM, Technische Universität Dresden
IGF-Nr. 01IF24648N
Kernthesen
- Unter bestimmten Voraussetzungen entsteht beim Clinchen lokal zusätzlich Stoffschluss – primär durch Oberflächenvergrößerung und Kontaktspannung im Boden- und Halsbereich.
- Eine Stoffschlusskomponente lässt sich zerstörungsfrei erkennen und quantifizieren.
- Oberflächenbearbeitung kann die Erzeugung von Stoffschluss gezielt unterstützen und qualifizieren.
Zusammenfassung
Bei Elektromobilität und Energiewende richtet sich die Aufmerksamkeit meist auf Batterien, doch entscheidend für die Effizienz des Gesamtsystems sind die elektrischen Verbindungsstellen. Das Projekt „Stoffschlüssiges Durchsetzfügen zur Verbesserung der Leitfähigkeit“ untersucht, wie gängige Clinchverbindungen über einen zusätzlichen Stoffschluss dauerhaft leitfähiger und belastbarer gemacht werden können. Bisherige Verbindungen basieren nur auf Form- und Kraftschluss. Der Formschluss ist für die Leitfähigkeit irrelevant und zudem abhängig von der Belastungsrichtung, während der Kraftschluss unter thermischer Belastung nachlässt. Für einen Stoffschluss müssen ausreichende Oberflächenvergrößerungen und die erforderliche Kontaktspannungen erreicht werden. Dazu werden mechanische und chemische Oberflächenbearbeitungen untersucht. Ergänzend werden angepasste Matrizen- und Stempelgeometrien betrachtet, insbesondere Matrizen mit größerer Durchsetztiefe und Matrizen mit Rillengeometrie. Zur Trennung von Kraft- und Stoffschluss werden thermische Belastungen eingesetzt, anschließend erfolgt die Bewertung mittels Wirbelstromprüfung, Schliffbildauswertung, Torsionsprüfung und elektrischer Widerstandsmessung.
Darstellung des Nutzens für KMU
Das Clinchen ist ein etabliertes, kostengünstiges Fügeverfahren, das viele KMU bereits einsetzen. Die Forschung erweitert diesen bekannten Prozess, statt eine neue, teure Fügetechnologie einzuführen. Investitionen in neue Anlagen entfallen weitgehend, da die Verbesserungen primär über Matrizen- und Stempelgeometrie sowie Oberflächenvorbehandlung mit vorhandenen Clinch-Anlagen umsetzbar sind.
Mit Miele als Industriepartner fließt von Beginn an reale Praxisrelevanz ein. Das senkt das Risiko einer rein akademischen Lösung ohne Marktnähe. Langzeitstabile, elektrisch leitfähige Verbindungen reduzieren Ausfälle und Widerstandsverluste. Das ist relevant für alle KMU, die Komponenten für E-Mobilität, Ladeinfrastruktur oder Elektrotechnik fertigen oder zuliefern.
Über diese Forschung erhalten KMU Zugang zu Simulations- und Prüfergebnissen. Diese könnten sie sich intern, ohne eigene F&E-Abteilung, kaum leisten. So lassen sich Fügeverbindungen frühzeitig auf neue Anforderungen wie höhere thermische Belastbarkeit oder Leitfähigkeit vorbereiten, bevor Wettbewerber entsprechende Lösungen anbieten.
Referent:
Dipl.-Ing. Phuong Ly Diem,
Professur für Fügetechnik und Montage, IF-FTM, Technische Universität Dresden
unter Leitung von Prof. Dr.-Ing. Hans-Christian Schmale
Qualitätssicherung beim Widerstandselementschweißen im Kurzzeitprozess
M. Sc. Matthias Sowada,
Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik, LWF, Universität Paderborn;
Dipl.-Ing. Tammo Koch,
Institut für Werkstoffe, Technologien und Mechanik (IWTM) - Professur für Fügetechnik, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg
M. Sc. Matthias Sowada,
Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik, LWF, Universität Paderborn;
Dipl.-Ing. Tammo Koch,
Institut für Werkstoffe, Technologien und Mechanik (IWTM) - Professur für Fügetechnik, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg
IGF-Nr. 01IF23366N
Kernthesen
- Die Auslegung und Optimierung eines Kurzzeitschweißprozesses für das zweistufige Widerstandselementschweißen kann durch experimentelle und simulative Untersuchungen realisiert werden, um den thermischen Einfluss auf das Aluminiumfügeteil und den Klebstoff signifikant zu reduzieren – bei einer gleichzeitigen Sicherstellung einer ausreichenden Verbindungsfestigkeit bzw. Anbindungsfläche.
- Eine detaillierte Korrelationsanalyse von Ultraschallmessungen mit aufgezeichneten Prozessdaten ermöglicht eine zerstörungsfreie Beurteilung der im Kurzzeitprozess erzeugten WES-Verbindungen sowohl für i.O. als auch n.i.O Verbindungen.
- Aus den aufgedeckten Ursache-Wirkungs-Zusammenhängen können relevante Qualitätskriterien und Prozessdaten sowie -kenngrößen ermittelt und daraus Hinweise für eine zerstörungsfreie Prüfmethode und Prognose der Tragfähigkeit von WES-Verbindungen abgeleitet werden.
Zusammenfassung
Ziel des Projekts ist es, die Ultraschalltechnologie für den Nachweis der Verbindungseigenschaften zu entwickeln. Weiter sollen die Verläufe der Prozessdaten (Strom-, Widerstands- Kraft-, und Elektrodenwegverlauf) ausgewertet und zur Qualitätsüberwachung genutzt werden. Anhand der Prozessanalyse wird der Wärmeeintrag beim Schweißen verringert, um die Schädigung des Klebstoffs, die Elementdeformation und das Anschmelzen der Aluminium-Deckbleche zu vermeiden.
Zur Sicherung der Qualität werden sowohl experimentelle als auch simulative Schweißversuche durchgeführt, um die Schweißverbindungen zu charakterisieren. Diese Ergebnisse werden mit den Prozessdaten korreliert, um Qualitätskriterien zu definieren und zu validieren. Die im Projekt gewonnenen Erkenntnisse werden dazu verwendet, Richtlinien zur Bewertung von Widerstandselementschweißverbindungen zu formulieren und Anwendern zugänglich zu machen.
Darstellung des Nutzens für KMU
Im modernen Stahlkarosseriebau besitzt das Verfahren des Widerstandspunktschweißens (WPS) gegenüber anderer verwendeter Fügeverfahren einen hohen Anteil. Dieses erfordert trotz einer vergleichsweise einfachen Prozesscharakteristik ein hohes technisches Prozessverständnis, welches überwiegend in klein- und mittelständischen Unternehmen generiert wird. In Hinblick auf moderne Karosseriebauweisen im Multi-Material-Design kann die bereits vorhandene Widerstandspunktschweißtechnik genutzt werden, um durch Einsatz eines Hilfsfügeteils metallurgische Inkompatibilitäten von Stahl und Aluminium zu umgehen und das Einsatzspektrum um die Verwendung von Klebstoffen zu erweitern. Die Reduzierung der Schweißzeit ist hier von signifikanter Bedeutung, da zu lang gewählte Schweißzeiten sowohl den Klebstoff als auch die Fügepartner thermisch schädigen. Durch die Anwendung zerstörungsfreier Prüfmethoden und der Analyse aufgezeichneter Prozessparameter können anforderungsgerechte Verbindungen mit verringerten Taktzeiten und somit erhöhter Wirtschaftlichkeit realisiert werden. Hierdurch kann das Angebotsspektrum der Hersteller und Anwender erweitert und der Aufwand für zeit- und kostenintensive Analysen der Verbindung reduziert werden.
Referent:
M.Sc. Matthias Sowada,
Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik, LWF, Universität Paderborn
unter Leitung von Prof. Dr.-Ing. Gerson Meschut;
Dipl.-Ing. Tammo Koch,
Institut für Werkstoffe, Technologien und Mechanik (IWTM) – Professur für Fügetechnik, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg
unter Leitung von Prof. Dr. Sven Jüttner
Schlussworte und Ende der Veranstaltung - 15:30 Uhr
Dipl.-Ing. Franz-Josef Heise,
Forschungsvereinigung Stahlanwendung e. V.
Düsseldorf
(Änderungen vorbehalten)
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