Entwicklung des Nietpunktschweißens für das einseitige Fügen von Aluminium-Stahl-Mischverbindungen

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Die im Automobilbau verwendeten Multi-Materialbauweisen, die Aluminium-Außenhaut mit pressgehärteten Stahlprofil-Strukturen kombinieren, erfordern spezielle Fügetechnologien. Etablierte einseitige mechanische Fügeverfahren sind aufgrund der hohen Festigkeit des Stahlfügepartners ungeeignet. Das Nietpunktschweißen hat sich bei zweiseitiger Zugänglichkeit als sehr gut geeignet erwiesen. In dieser Arbeit wird das Verfahren jedoch zu einer einseitigen Variante weiterentwickelt, um eine prozesssichere Verbindung verschiedener Werkstoffe unter einseitiger Zugänglichkeit zu ermöglichen. Zunächst werden die Anforderungen an das einseitige Nietpunktschweißen identifiziert. Durch die Analyse der Verbindungsentstehung werden die zugrundeliegenden Ursache-Wirkungs-Mechanismen beschrieben. Der Einfluss der einseitigen Prozessführung auf die Verbindungsausbildung wird in Abhängigkeit von Prozessgrößen bewertet. Anschließend wird die Prozessführung hinsichtlich der mechanisch-technologischen Verbindungseigenschaften optimiert, und es werden angepasste Prozessfenster für verschiedene Stahlwerkstoffe und Beschichtungen abgeleitet. Die Prozessfähigkeit wird unter Berücksichtigung produktionsrelevanter Störgrößen gesichert. Abschließend wird die entwickelte Fügetechnologie auf ein realitätsnahes Demonstratorbauteil übertragen, um die Funktionstauglichkeit nachzuweisen.