Hybrid-Flach-Clinchen nachwachsender Rohstoffe

• Antragstellerin: Professorin Dr.-Ing. Birgit Awiszus
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 227406411

Das Ziel des Projektes ist die experimentelle und numerische Untersuchung des Fügens von Metallen mit nachwachsenden Rohstoffen durch plastische Deformation, speziell mit dem Flach-Clinchprozess. Dazu ist es notwendig ein existierendes Materialmodell für Nadelhölzer derart zu erweitern, dass erstmalig das Fügen mit Laubhölzern numerisch betrachtet werden kann. Durch die Prozesssimulation des Fügens mit Laubhölzern soll ein Erkenntnisgewinn der auftretenden Fügemechanismen während des Flachclinchens erarbeitet werden, um Richtlinien für das reproduzierbare Fügen von Metallen mit Laubhölzern abzuleiten. Die Kalibrierung der FEM-Modelle erfolgt anhand der experimentellen Ergebnisse. Ein weiterer wesentlicher Aspekt ist die numerische Modellierung des Flach-Clinchens von mitteldichten Faserplatten (MDF). Aufgrund des isotropen Aufbaus der Faserplatten, ähnlich faserverstärkter Kunststoffe, sollen existierende Materialmodelle faserverstärkter Kunststoffe auf die Anwendbarkeit überprüft werden. Eine Adaption der Matrixwerkstoffkenndaten (Haftvermittler bei MDF) sowie der Verstärkungselemente (Holzfaser bei MDF) erfolgt dabei durch Zug- und Druckversuche. Um einen wesentlichen Beitrag innerhalb des SPP zu leisten, wird weiterhin der Einsatz der Element-Free Galerkin Methode (EFGM) als Alternative zur FEM bei der numerischen Berechnung von Clinchprozessen überprüft. Die EFGM bietet Vorteile bei hohen Umformgraden, die bei Clinchprozessen auftreten, da keine Neuvernetzung notwendig ist und somit die Rechendauer reduziert und die Abbildungsgenauigkeit gesteigert werden kann. Da derzeitig keinerlei Expertise bei der Simulation von Clinchprozessen mittels der EFGM besteht, werden innerhalb des Projektes Untersuchungen zu konventionellen Clinchprozessen durchgeführt. Der daraus resultierende Erkenntnisgewinn wird den Teilnehmern des SPP 1640 in Form von Richtlinien zugänglich gemacht. Des Weiteren werden diese Erkenntnisse auf das projektspezifische Flach-Clinchen von Holzwerkstoffen übertragen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1640: Fügen durch plastische Deformation
• Mitverantwortlich(e): Dr.-Ing. Carolin Binotsch