Entwicklung einer praxisnahen Methodik für die Simulation des Clinchklebeprozesses

Das Clinchkleben ist die kombinierte Anwendung der Fügeverfahren Clinchen und Kleben und ermöglicht das Verbinden artgleicher sowie artverschiedener Werkstoffe. Sowohl die höhere Verbindungsfestigkeit gegenüber dem elementaren Clinchen als auch die Bauteilfixierung bis zur Klebstoffaushärtung sind die Hauptvorteile des Hybridfügeverfahrens. Für das Clinchkleben existiert bisher keine praxisnahe Simulationsmethodik, welche als numerisches Hilfsmittel zur Absicherung von Fügeaufgaben bzw. Optimierung der Werkzeugauswahl herangezogen werden kann. Ziel dieser Arbeit ist daher die Entwicklung einer Simulationsmethodik, welche das effiziente Modellieren des Clinchklebeprozesses ermöglicht. Der Fokus liegt dabei auf der Berechnung des viskosen Klebstoffflusses und der präzisen Blechverformung in einer vertretbaren Rechenzeit. Im Rahmen dieser Arbeit wird für den Klebstoff ein elastisch-plastisches Materialmodell nach dem Potenzgesetz parametriert. Die Materialparameter für die untersuchten Klebstoffe sowie die Reibfaktoren werden durch rheologische Untersuchungen sowie statistische Versuchsplanungen ermittelt. Das Simulationsergebnis wird an mehreren Verbindungen mit unterschiedlichen Klebstoffen und Blechpaarungen verifiziert. Aufgrund der sehr guten Übereinstimmung zwischen Simulation und Experiment und der niedrigen Rechenzeit von 10 – 30 Minuten wird ein effizienter Einsatz der Simulationsmethodik in der Industrie erstmals ermöglicht.