Numerische und experimentelle Untersuchungen von Blindnietmutter-Schraub-Systemen

Bei der Entwicklung neuer Fügetechnologien muss neben der experimentellen Betrachtung ebenfalls die numerische Simulation einbezogen werden. Durch die Variation der Simulationsmodelle ist es möglich ohne größeren Aufwand in Fertigung und Experimenten erste Abschätzungen über das Verhalten des Verbindungselements treffen zu können. Das Ziel des Forschungsvorhabens bestand in der Bestimmung erster Tragverhaltenseigenschaften und der Optimierung des Blindnietmutter-Schraub-Systems. Weiterhin sollte ein Konzept erarbeitet werden, auf dessen Grundlage die Realisierung einer mechanischen Fügeverbindung bewertet werden kann. Nach der Ausarbeitung der Unterschiede zu Verfahren, die äquivalente Fügeaufgaben haben, konnte ein Vergleich mit Hilfe des Bewertungssystems klare Vorteile des Blindnietmutter-Schraub-Systems herausstellen. Auf Basis dieses Vergleichs wurden die weiteren Untersuchungen durchgeführt, um das in Entwicklung befindliche System weiter zu optimieren. Hierzu wurden zunächst experimentelle Untersuchungen durchgeführt um charakteristische Eigenschaften des Systems wie Materialkennwerte oder Reibkoeffizienten festzulegen und Vergleichsmöglichkeiten in Form von Schliffbildern zu schaffen. Diese Eigenschaften flossen in die numerischen Simulationen und somit in den eigentlichen Optimierungsprozess ein. Durch die Abbildung zweier geometrisch verschiedener Ansätze des Blindnietmutter-Schraub-Systems in mehreren numerischen Simulationen, konnten die Umformverhältnisse der Experimente gut abgebildet werden. Bei diesen Simulationen konnten kritische Bereiche des Systems herausgestellt werden. Durch eine Geometrievariation wurden die plastischen Dehnungen des Systems in bestimmten Bereichen um mehr als 20% gesenkt.