Praxisrelevante Aspekte des Stempelnietens für Organoblech-Metall-Hybridverbindungen

Klassische mechanische Verbindungstechniken verursachen Spannungskonzentrationen an der Fügestelle und führen bei
Organoblechen aufgrund einer beschädigten Gewebestruktur zur Reduzierung der Tragfähigkeit, denn Bohr- und
Schneidvorgänge vor oder beim Fügevorgang verursachen unerwünschte Faser- und Zwischenfaserbrüche. Bei
Hybridverbindungen bildet das Organoblech dadurch die versagensrelevante Komponente. Für eine höherwertige
Ausnutzung des Leichtbaupotenzials werden werkstoffgerechte Verbindungstechniken benötigt.
Mit der Entwicklung des Stempelnietens wird der Zustand für Hybridverbindungen verbessert. Das Fügeprinzip beruht auf
der Umformung des Organoblechs zur Ausbildung eines Formschlusses zwischen den beiden Fügepartnern. Ein
Umformen der Metallkomponente ist nicht notwendig, sodass diese beliebig wählbar ist. Das Organoblech wird zunächst im
Fügebereich plastifiziert und anschließend mit einem Stempel durch den vorgelochten metallischen Fügepartner zu einer
Nietkopf-Ausformung durchgesetzt. Aufgrund eines definierten Schnitts im Organoblech werden die Fasern beim Fügen
kontrolliert umgelenkt und nicht beschädigt. Das Verfahren eignet sich auch für dünne Organobleche (1-2mm) mit Einsatz
im Mobilitätssektor. Vorteilhaft sind die Verarbeitungskosten, da auf Fügeelemente verzichtet wird. Zudem fällt die
Anlageninvestition aufgrund der niedrigen Anforderungen hinsichtlich Steifigkeiten und Fügekraft relativ klein aus. Somit
gestalten sich Anlage und Verfahrensaufbau einfach und kostengünstig, wodurch das Verfahren besonders für KMU
interessant ist.
Im ersten Projekt wurde bereits die Machbarkeit des Verfahrens nachgewiesen und es hinsichtlich der Struktur des
Verbindungspunktes, der Geometrie der Umformwerkzeuge sowie des statischen und dynamischen Zugverhaltens in
verschiedene Belastungsrichtungen charakterisiert. In diesem Projekt werden die zuvor gewonnenen Erkenntnisse
vertieft und das Verfahren für den industriellen Einsatz finalisiert.