Verfahrensentwicklung und Auslegung einer Nietverbindung ohne Wärmeeintrag auf Basis des viskolelastischen Fließverhaltens

Steigende Anforderungen an Bauteile und Baugruppen erfordern zunehmend den Einsatz von Hybridbauweisen. Durch Hybridbauweisen können die Vorteile verschiedener Materialklassen gezielt kombiniert und ihre Nachteile abgemindert werden. In diesem Kontext gewinnt die Substitution von Metallen durch Kunststoffe eine größere Bedeutung. Die Vorteile der Kunststoffe im Vergleich zu anderen Materialien liegen in der hohen Designfreiheit und der erreichbaren Gewichtsreduktion durch die geringe Dichte der Werkstoffe. Besonders der Aspekt der Gewichtsreduktion rückt in Anbetracht der hohen Bedeutung des Leichtbaus im Fahrzeugbau oder der Luftfahrtindustrie stetig in den Vordergrund. Der Einsatz von Hybridverbindungen und -bauteilen erfordert den Einsatz von geeigneten Fügetechnologien. Das Kunststoffnieten stellt dabei eine punktförmige, unlösbare und kostengünstige Fügetechnologie dar, welche auch artfremde Materialien fügen kann. Allen Kunststoffnietverfahren ist gemein, dass ein Wärmeeintrag für den Umformvorgang benötigt wird. Dies kann bei temperatur- oder schwingungsempfindlichen Bauteilen zu Problemen führen. Voruntersuchungen an der Kunststofftechnik Paderborn zeigen, dass ein Nietverfahren ohne Wärmeeintrag auf Basis des visko-elastischen Fließverhaltens von Kunststoffen möglich ist. Die Vorteile eines kalten Nietverfahrens sieht die Forschungsstelle in reduzierten Energiekosten und erhöhten Taktfrequenzen. Das Zeil des Vorhabens ist die Verfahrensentwicklung des Kaltnietverfahrens, wobei der Fokus insbesondere auf einer ausführlichen Strukturanalyse des kalt geformten Kunststoffs liegt. Außerdem wird die Verbindung hinsichtlich der Festigkeit charakterisiert und optimiert. Die Validierung erfolgt durch einen Vergleich zu einem klassischen Warmnietverfahren. Die Ergebnisse sollen als Empfehlungen für die Auslegung von Kaltnietverbindungen ausformuliert werden, um besonders kmU neue Industriezweige und eine Alternative zu den gängigen Warmnietverfahren zu eröffnen.