P 897 - Nutzung des Leichtbaupotentials von hochfesten Stahlwerkstoffen für Stahlrohrtürme von Windenergieanlagen durch den Einsatz von Hochleistungsfügetechniken

P 883 - Fixierung geklebter Mischbauverbindungen aus Aluminium in Kombination mit presshartem 22MnB5 mittels neuem Nietsystem Das Vollstanznieten in Kombination mit der Klebtechnik stellt eine Hybridfügetechnik dar, die insbesondere in Hinsicht auf das Fügen von hochfesten Werkstoffen in Mischbauweise gegenüber einer Vielzahl alternativer Fügetechnologien ein hohes Einsatzpotenzial aufweist. Mit dem Ziel, dieses Verfahren zum Fügen von Feinblechhalbzeugen aus ultrahochfestem Stahl mit einer Zugfestigkeit von etwa 1600 MPa in Mischverbindungen mit Aluminiumknetlegierungen für die praktische Anwendung zu qualifizieren, wurden im Rahmen dieses Forschungsprojekts Untersuchungen zum elementaren Kleben und Vollstanznieten sowie zur kombinierten Anwendung dieser Fügetechniken durchgeführt. Zentraler Gegenstand der  Untersuchungen ist es, aus den vorliegenden Wirkzusammenhängen das Funktionsprinzip der Stanznietwerkzeuge und Hilfsfügeelemente derart zu verändern, dass kritische Fügeteildeformationen vermieden und eine optimierte  Klebstoffanbindung erzielt werden kann. Dabei wird ein einteiliges Matrizenkonzept beibehalten, welches durch eine angepasste Grundform optimiert wird. Die Verwendung eines Stützrings um die Matrize in Kombination mit einem Flachkopfniet zeigt hierbei eine signifikante Verbesserung der Verbindungsqualität. Die Verwendung von zwei unterschiedlichen Klebstoffen zeigte die Robustheit der modifizierten Prozessvariante. Die Leistungsfähigkeit der erzielten Optimierungen wird ferner durch Untersuchungen zum Tragverhalten elementar- sowie hybridgefügter Verbindungen unter statischer und dynamischer Krafteinleitung dargestellt. So konnte zum Beispiel für die Verbindung von 22MnB5 in 1,5 mm mit AA6014 in 1,15 mm die Arbeitsaufnahmefähigkeit im Vergleich zum konventionell gefügten Verbund mehr als verdoppelt werden. Dadurch wird das durch den Aluminiumwerkstoff gegebene Festigkeitspotenzial nahezu vollständig ausgenutzt. Aus den erlangten Erkenntnissen werden abschließend Empfehlungen zur konstruktiven und fertigungstechnischen Handhabung des Verfahrens hergeleitet. Das IGF-Vorhaben 16789 N der Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V. FOSTA, Düsseldorf, wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen  Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Das Forschungsvorhaben wurde am Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik der Universität Paderborn durchgeführt. Autoren: O. Hahn, G. Meschut, M. Matzke Veröffentlichung: 2015