Entwicklung und Qualifizierung eines Funktionselementes für das einseitige, vorlochfreie Fügen im Karosserierohbau

Moderne Fahrzeuge besitzen eine Vielzahl von Funktionselementen. Diese werden im Rohbau thermisch gefügt. Sie dienen zur Befestigung von Montageumfängen wie Verkleidungen und Steuergeräten. Die Elemente und die Anlagentechnik müssen dabei auf den Grundwerkstoff abgestimmt sein. Durch den zunehmenden Materialmix in einem Fahrzeug erhöht sich die Komplexität der Anlagen in der Fertigung. Mittels mechanischer Verfahren lassen sich werkstoffübergreifend Verbindungen realisieren. Daher sind im Bereich der strukturellen Fügetechnik schnelle Verfahren, wie das Bolzensetzen, vielfach im Einsatz. Um diese Verfahren für das Setzen von Funktionselementen zu qualifizieren, müssen die Elemente optimiert werden. Ziel dieser Arbeit war die Qualifizierung einer strukturellen mechanischen Fügetechnik für die Verarbeitung von Funktionselementen. Der Fokus lag dabei auf der Entwicklung einer geeigneten Elementgeometrie. Zu Beginn dieser Arbeit wurde anhand einer Nutzwertanalyse das Bolzensetzen als geeignetes mechanisches Verfahren ausgewählt. Anschließend wurde ein kombiniertes Anforderungsprofil für strukturelle Verbindungen und Funktionselemente erstellt. Mithilfe einer 2D Simulation erfolgte die Auswahl zweier potentieller Querschnitte. Anhand von quasistatischen Versuchen wurden die Einflüsse des Schaftquerschnitts und der -rändelung, sowie die Auswirkungen von Prozessparametern auf die Verbindungsfestigkeit ermittelt. Nach einer Lagerung der Verbindungen im Klimawechseltest erfolgte ein Vergleich der optimierten Funktionselemente mit denen der Serienelemente. Die Geometrie mit dem größten Potential wurde abschließend in dynamischen Versuchen qualifiziert. Somit wurde ein Verfahren mit einer geeigneten Elementgeometrie für die Anwendung im Karosseriebau verfügbar gemacht.