Entwicklung des druckluftbetriebenen Bolzensetzens für den Einsatz im Karosserierohbau

Die Automobilindustrie setzt verstärkt auf die Entwicklung und Umsetzung innovativer Leichtbaukonzepte für den Einsatz im Karosserierohbau. Weiterentwicklungen in den Bereichen Werkstoff- und Fertigungstechnik führen zu einem vermehrten Einsatz der Blech-Profil-Bauweise im Strukturbereich. Diese profilintensive Bauweise ermöglicht sowohl eine Steigerung der Fahrzeugsteifigkeit als auch eine Verbesserung der Crasheigenschaften. Bei der Umsetzung der Spaceframe - Konstruktion müssen einseitige Fügeverfahren eingesetzt werden, mit denen sich artreine, Mischbau- und Hybridverbindungen im automatisierten Fertigungsprozess fügen lassen. Eine Methode, die diese Anforderungen ohne Vorlochoperation erfüllt, ist das aus dem Bausektor bekannte Bolzensetzen. Nach dem gegenwärtigen Stand der Technik existieren am Markt keine Verarbeitungsgeräte, die sich für den automatisierten Einsatz im Fahrzeugbau eignen. Die Aufgabe der vorliegenden Arbeit bestand in der Weiterentwicklung der Fügetechnologie Bolzensetzen für den Einsatz im Karosserierohbau. Dabei wurden auf neueste Entwicklungen im Bereich der Setzbolzen- und Gerätekonstruktion zurückgegriffen, die die Grundlage für die Weiterentwicklung einer robotergesteuerten Prototypenanlage bildeten. Für die Verfahrensvarianten elementares Bolzensetzen und Bolzensetzkleben wurde der Fügeprozess hinsichtlich seiner Reproduzierbarkeit an Werkstoffkombinationen untersucht und bewertet, die relevant für den Einsatz im Karosserierohbau sind. Für die Bewertung der Verbindungsqualität wurde die Tragfähigkeit von Bolzensetzverbindungen unter quasistatischer Scher- und Kopfzugbelastung analysiert und mit den Referenzverfahren Direktverschrauben und Blindnieten verglichen. Basierend auf den Ergebnissen dieser Grundlagenuntersuchungen wurde eine Methode zur Erstellung von Prozessfenstern erarbeitet, die die Basis für den automatisierten Einsatz des Bolzensetzens darstellt. Die Methode wurde an bauteilähnlichen Blech-Profil-Verbindungen verifiziert.