Eintrag in der Universitätsbibliographie der TU Chemnitz
Beyer, Ulrike
Awiszus, Birgit (Prof. Dr.-Ing. habil); Behrens, Bernd-Arno (Gutachter)
Multi-Material-Fügen mittels Flach-Clinch-Technologie
Multi-Material Joining with Flat-Clinching
Kurzfassung in deutsch
Ausgelöst durch die Intensivierung des intelligenten Leichtbaus mit seinem Trend verschiedenartige Werkstoffe – Multi-Material – miteinander zu verbinden, wird gegenwärtig zunehmend nach Möglichkeiten gesucht, Fügeverbindungen unmittelbar, also nur durch plastische Deformation der Einzelkomponenten, auszubilden. Unter Berücksichtigung der daraus resultierenden Erfordernisse wurden systematische analytische Untersuchungen durchgeführt. Ziel war es, eine Clinchtechnologie zu schaffen, mit der es möglich ist, organische und/oder anorganische Materialien in einem einstufigen Prozess mechanisch zu einem einseitig ebenen quasiformschlüssigen Verbund zu fügen.Die Entwicklung dieses Flach-Clinch-Verfahrens erfolgte hauptsächlich auf Grundlage der Finiten Elemente Methode. Dadurch war zunächst die Aufnahme des Fließverhaltens der Versuchswerkstoffe erforderlich. Mit dessen Hinterlegung und der detailgetreuen Modellierung der einzelnen Werkzeuge und Prozessschritte waren gezielte Simulationsberechnungen und numerische Materialflussanalysen durchführbar. Auf deren Basis wurden die multifaktoriellen Zusammenhänge der Einflussfaktoren untersucht und die Verfahrensgrundsätze abgeleitet. Die erarbeiteten Erkenntnisse wurden für die numerische Formoptimierung der Werkzeugkomponenten genutzt. Darüber hinaus wurde die ursprünglich eingesetzte Federkopplung zwischen Niederhalter und Stempel eliminiert und durch separate Steuerungen beider Werkzeugelemente ersetzt. Die einzelnen Werkzeugelemente wurden in das Maschinenkonzept integriert und mit der eigens für die Flach-Clinch-Technik angepassten universellen C-Bügel-Ständermaschine DFG 500/150E der Eckold GmbH & Co. KG umgesetzt. Die damit durchgeführte experimentelle Validierung der numerischen Resultate zeigte, dass Komponenten aus Metall, Metall und Kunststoff, Kunststoff oder Kartonage flachclinchbar sind. Die hergestellten Verbindungen wurden abschließend auf ambossseitige Oberflächenebenheit, Kopf- und Scherzugfestigkeit überprüft, die erzielten Ergebnisse diskutiert und konventionellen Clinchverbindungen gegenübergestellt.
Kurzfassung in englisch
Caused by the increase of the intelligent lightweight construction with its trend towards joining different materials – so-called Multi Materials – recent investigations deal with joining by plastic deformation of the respective components. Under consideration of these requirements systematic analytical investigations were realized. The aim was the establishment of the clinch technology, which enables the joining of organic and inorganic materials in a one-sided flat compound with a single step process.The development of Flat-Clinching was mostly realized based on the Finite-Element-Method. Because of that the determination of flow properties of the test materials was necessary at the beginning. With the exact implementation of the material behavior, the individual tools and the process steps, systematic simulations and numerical analyses of the material flow could be realized. Based on those simulations the multi-factorial relations of the influencing parameters could be investigated and process principles could be derived. The derived knowledge was used for the numerical optimization of the tool geometry. Furthermore, the original spring-coupling between blank holder and punch was replaced with a separate control of both tools. The separate tools were integrated in the machine concept and implemented in the machine DFG 500/150E from the company Eckold GmbH & Co. KG. The therewith realized experiments for the validation of the numerical results confirmed that it is possible to join metal/metal, metal/plastics or cardboard components. The manufactured connections were tested in case of the surface properties on the anvil side as well as cross tension and shear tension. The results were discussed and compared with conventional clinch connections.
| Universität: | Technische Universität Chemnitz | |
| Institut: | Professur Virtuelle Fertigungstechnik | |
| Dokumentart: | Dissertation | |
| Betreuer: | Awiszus, Birgit (Prof. Dr.-Ing. habil) | |
| ISBN/ISSN: | 978-3-942267-39-7 | |
| Quelle: | Auerbach : Verlag Wissenschaftliche Scripten, 2012. - 144 S. - Berichte aus der Virtuellen Fertigungstechnik | |
| Freie Schlagwörter (Deutsch): | Multi-Material , Kunststoff , Kartonage , Fügen , Clinchen , FEM | |
| Freie Schlagwörter (Englisch): | Multi-Material , Plastics , Cardboard , Joiningn , Clinching , FEM | |
| Tag der mündlichen Prüfung | 23.01.2012 |
