Prozess- und Zerreis-Simulationen von punktförmigen Verbindungen im Automobilbau unter Berücksichtigung unscharfer Prozess-Parameter

Thema des Vortrages ist die virtuelle Charakterisierung von punktförmigen Verbindungen am Beispiel von Halbhohlstanzniet- und Clinch-Verbindungen. Der Fügeprozess zur Herstellung der Verbindungen wurde unter Berücksichtigung der Unschärfe einer Vielzahl von Prozess-Parameter aufgebaut. Dazu wurde ein Prozess entwickelt, welcher die Prozessmodelle parametrisch generieren, simulieren und auswerten kann. Damit sind Sensitivitäts- und Robustheitsanalysen möglich, welche den Einfluss der Geometrien vom Blech, Niet, Matrize, Stempel und Niederhalter sowie Material- und Prozess-Parameter berücksichtigen. Wesentlicher Bestandteil des entwickelten Prozesses ist die automatisierte Auswertung der Vielzahl an Füge- und Zerreis-Simulationen. Hierzu werden u.a. für jeden Belastungsschritt der Fügesimulation die Konturen der Verbindungssituation automatisiert vermessen. Somit lassen sich nicht nur die charakteristischen Größen (z.B. Hinterschnitt) für die final erzeugte Verbindung angeben, sondern es wird auch die Entwicklung der Verbindungseigenschaften während des Fügens quantitativ ermittelt. Nach der geometrischen Charakterisierung der Verbindung aus dem Fügeprozess werden mit Zerreis-Simulationen die richtungsabhängigen Verbindungsfestigkeiten unter Berücksichtigung der Materialzustände aus dem Fügeprozess prognostiziert. Diese Methodik erlaubt z.B. das Bestimmen von Zusammenhängen zwischen Hinterschnitt und der erreichbaren Verbindungsfestigkeiten.