DigiBody - Digitale Prozesskette zur Abbildung und Optimierung der Fügetechnik im Rohbau

Abstract

Hybrider Leichtbau ist eine der Schlüsseltechnologien zukünftiger, effizienzoptimierter und emissionsarmer Fahrzeugkonzepte. Ziel ist die optimale Kombination verschiedener Materialien. Insbesondere im Fahrzeug-Crash sind Fügestellen einer sehr hohen dynamischen Belastung ausgesetzt und müssen die Integrität der Struktur gewährleisten. Dies bedingt derzeit eine hohe Anzahl an mechanischen und geschweißten Fügestellen. Durch den zukünftig zu erwartenden, vermehrten Einsatz von Klebflächen können dagegen Steifigkeit und Festigkeit erhöht werden. Daraus ergeben sich jedoch neue Herausforderungen im Fertigungsprozess: Durch die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten im hybriden Strukturdesign kommt es zu hohen Relativbewegungen und Vorschädigungen der Fügepartner bereits im KTL-Trocknungsprozess. Um die Substitution mechanischer Fügestellen durch Klebungen zu ermöglichen, ist eine hohe Güte der Vorhersagbarkeit des Verbindungsverhaltens nötig. Hierfür müssen die Kleb- und mechanischen Fügestellen charakterisiert und simulierbar werden. Der Aufbau bisheriger Berechnungsmodelle betrachtet die Struktur jedoch in einem „idealen Zustand“ – ohne eine mögliche Vorschädigung im Herstellungsprozess. Ziel des Vorhabens DigiBody war daher die digitale Vorhersagbarkeit der Güte von Verbindungen in komplex belasteten Bauteilen, unter Berücksichtigung der realen Produktions- und Betriebsinformationen. Folgende Ziele wurden verfolgt:

Verständnis für die Akkumulation von Schädigungen an Fügestellen und Bauteil während des Herstellungsprozesses und Schaffung einer Simulationsmethodik Abbildung der Fügeprozesse für Klebstoff und mechanische Fügetechnik Entwicklung und Validierung eines Simulationsverfahrens zur Simulation des Klebstoff-Fließprozesses Entwicklung von zuverlässigen Ersatzmodellen der Fügestellen zur digitalen Funktionsabsicherung Umfassende Materialcharakterisierung mit der Entwicklung eines validen Berechnungsmodells