Hybrides Verbundschmieden als Fügeverfahren für Aluminiummassivteile und Stahlbleche

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Bernd-Arno Behrens; Professor Dr.-Ing. Volker Wesling
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren ; Produktionsautomatisierung und Montagetechnik
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 340490925

Im automobilen Leichtbau werden verstärkt hybride Strukturen aus unterschiedlichen Werkstoffen genutzt, um Massen zu reduzieren. Häufig kommt dabei die Werkstoffpaarung Stahl/Aluminium zum Einsatz, die einen guten Kompromiss aus geringem Gewicht und Wirtschaftlichkeit bietet. Stahlbleche und Aluminiummassivteile werden derzeit getrennt voneinander gefertigt und anschließend in einem zusätzlichen Arbeitsgang gefügt.Ziel des beantragten Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines integrierten Umform- und Fügeprozesses, in welchem ein Aluminiummassivteil mit einem Stahlblech umgeformt und gefügt wird (im Folgenden als hybrides Verbundschmieden bezeichnet). Die stoffschlüssige Verbindung zwischen Stahlblech und Aluminiummassivteil wird hierbei über Zink als Lotwerkstoff hergestellt. Dazu werden die optimalen Fügeparameter in einem Modellversuch in Form eines Prozessfeldes ermittelt. Anschließend wird ein hybrides Verbundschmiedeteil gestaltet, Werkzeuge für dessen Herstellung konstruiert und das Prozessfeld auf den Umformvorgang simulativ und im Experiment übertragen. Die Fügeverbindung wird charakterisiert und hinsichtlich der Eigenschaften analysiert. Daraus werden Zusammenhänge zwischen Fügequalität und Prozessparametern hergestellt.Die Ergebnisse des Forschungsvorhabens liefern erste Grundlagen zum kombinierten Umformen und Fügen der Materialpaarung Stahl/Aluminium mittels Zinklot. Das neue Verfahren erweitert die Gestaltungsmöglichkeiten zur Herstellung von hybriden Leichtbaustrukturen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen