Verbindungstechnik

Der Schlüssel zum Karroserieleichtbau

| Redakteur: Juliana Pfeiffer

Mischbauweisen aus Faserverstärkten Kunststoffen mit Metallen erfordern andere Fügeverfahren, wie das FDS-Schrauben, das Blindnieten und das Kleben.
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Mischbauweisen aus Faserverstärkten Kunststoffen mit Metallen erfordern andere Fügeverfahren, wie das FDS-Schrauben, das Blindnieten und das Kleben. (Bild: Audi)

Mischbauweisen im Karosserieleichtbau sind auf dem Vormarsch — doch sind innovative Fügetechnologien hierbei der Schlüssel? konstruktionspraxis hat bei Dr. Uwe Alber, Technologieentwicklung Fügen Leichtbau bei Audi,nachgefragt.

Welche aktuellen Herausforderungen stellt die Industrie an die Fügetechnik?

Optimale Fahrzeugeigenschaften erfordern „das richtige Material an der richtigen Stelle“. Daraus ergibt sich für die Fügetechnik die Herausforderung, für die große Varianz der in den Karosserien vorkommenden Material-Dicken-Kombinationen möglichst universell einsetzbare, prozesssichere und kostengünstige Lösungen zu entwickeln.

Welche Anforderungen müssen Konstrukteure bei der Auswahl der Fügetechnik im Karosserieleichtbau heutzutage berücksichtigen?

Die prozesssichere und kostengünstige Herstellbarkeit einer Karosserie erfordert eine Reduktion der vorkommenden Material-Dicken-Kombinationen im Fahrzeug, um in der Fertigung eine optimale Ausnutzung der Fügetechnik-Anlagen zu gewährleisten. Weiterhin ist sicherzustellen, dass Menge und Varianz der Fügepunkte reduziert werden.

Hierzu ist schon in der Konzeptenwicklungsphase eine engmaschige Zusammenarbeit von Karosseriekonstrukteuren, Fügetechnikern und Fertigungsplanern erforderlich.

Im industriellen Leichtbau sind auf der Werkstoffseite Mischbauweisen auf dem Vormarsch. Auf welche innovativen Fügeverfahren setzt Audi bei einem Aluminium-Stahl-Karosseriemischbau?

Audi setzt aktuell für Aluminium-Stahl-Mischbauweisen neben dem Kleben das Stanznieten mit Halbhohl- und Vollnieten, das Flow-Drill-Schrauben und das Clinchen ein. Für zukünftige Mischbaukarosserien wird das Reibelementschweißen hinzukommen.

Wo liegen die Vorteile dieser Fügeverfahren im Gegensatz zu den klassischen Fügeverfahren?

Klassische thermische Fügverfahren, wie beispielsweise das Widerstandspunktschweißen, MSG-Schweißen oder das Laserlöten bzw. -schweißen, sind für den Aluminium-Stahl-Mischbau aufgrund spröder intermetallischer Phasen ungeeignet. Daher setzen wir bei Audi hier mechanische Fügetechniken ein. Dies sind unter anderem das Halbhohl- und das Vollstanznieten sowie das Flow-Drill-Schrauben. Eine aktuelle Herausforderung an die Fügetechnik ist es, serienreife Lösungen zum Fügen von Aluminium an höchstfeste/pressgehärtete Stahlwerkstücke zu entwickeln. Wachsenden Anforderungen bezüglich der Werkstoffgüten und Wandstärken begegnen wir mit innovativen Fügetechniklösungen, z. B. dem Reibelementschweißen.

Werden diese Fügeverfahren bereits eingesetzt?

Audi produziert seit über zehn Jahren Aluminium-Stahl-Mischbaukarosserien im Serienbetrieb. Die oben genannten Fügeverfahren kommen hier zum Einsatz, um spröde intermetallische Phasen einer thermischen Al-Stahl-Verbindung zu vermeiden. Andererseits sind die aktuellen pressgehärteten Stahlwerkstoffe so fest, dass es schwierig ist, die für die mechanischen Verbindungstechnik typischen Verformungen im Werkstück zu realisieren. Ein neues Fügeverfahren, das Reibelementschweißen, ermöglicht die Anbindung pressgehärteter Stahl- an Aluminiumwerkstücke und wird in zukünftigen Fahrzeuggenerationen zum Einsatz kommen.

Gibt es weitere Mischbauweisen, die ein angepasstes Fügeverfahren benötigen?

Mischbauweisen aus Faserverstärkten Kunststoffen (z. B. CFK) mit Metallen erfordern wieder andere Fügeverfahren, dies sind z. B. das Flow-Drill-Schrauben, das Blindnieten und das Kleben. (jup)

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