im Auftrag der Karosserietechnik 5 Fertigungstechnologien der SS

im Auftrag der Karosserietechnik 5 Fertigungstechnologien der SS 2016 Karosseriekomponenten

Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten Motivation und Inhalte n Fertigungstechnologie ist eines der zentralen Themen beim Karosseriebau: è Ermöglicht/verhindert Leichtbau n (z. B. Schweißflansche beim Laserschweißen) 5 Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten SS 2016 2

Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten Motivation und Inhalte n Laserschweißen è Robscan (Punktartige Laserschweißverbindungen) Quelle: Daimler AG 5 Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten SS 2016 3

Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten Motivation und Inhalte n Laserschweißen è Robscan (Punktartige Laserschweißverbindungen) è Wobbel-Nähte (Sinusförmige Laserschweißverbindungen) n Diese sind um ein Vielfaches belastbarer als einzelne Schweißpunkte, jedoch in der gleichen Prozesszeit herstellbar. Quelle: atzonline 5 Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten SS 2016 4

Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten Motivation und Inhalte n Fertigungstechnologie ist eines der zentralen Themen beim Karosseriebau: è Ermöglicht/verhindert Leichtbau n (z. B. Schweißflansche beim Laserschweißen) è Ermöglicht bzw. n (z. B. C-Säule) 5 Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten gibt bestimmte Designlösungen vor SS 2016 5

Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten Ermöglicht bzw. gibt bestimmte Designlösungen vor 5 Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten SS 2016 6

Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten Ermöglicht bzw. gibt bestimmte Designlösungen vor 5 Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten SS 2016 7

Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten Ermöglicht bzw. gibt bestimmte Designlösungen vor n Lüftungsgitter um Fügestelle zu kaschieren 5 Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten SS 2016 8

Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten Ermöglicht bzw. gibt bestimmte Designlösungen vor n Zierblende um Fügestelle zu kaschieren 5 Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten SS 2016 9

Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten Entscheidet über die Kosten der Herstellung Quelle: Mercedes-Benz 5 Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten SS 2016 10

Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten Motivation und Inhalte n Fertigungstechnologie ist eines der zentralen Themen beim Karosseriebau: è Ermöglicht/verhindert Leichtbau n (z. B. Schweißflansche beim Laserschweißen) è Ermöglicht bzw. n (z. B. C-Säule) gibt bestimmte Designlösungen vor è Entscheidet über die Kosten n (z. B. komplette Seitenwand) 5 Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten der Herstellung SS 2016 VIDEO! 11

Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten Motivation und Inhalte n Fertigungstechnologie ist eines der zentralen Themen beim Karosseriebau: è Ermöglicht/verhindert Leichtbau n (z. B. Schweißflansche beim Laserschweißen) è Ermöglicht bzw. n (z. B. C-Säule) gibt bestimmte Designlösungen vor è Entscheidet über die Kosten n (z. B. komplette Seitenwand) der Herstellung è Entscheidet über Korrosion n (z. B. Wartungsintervall Werkzeug) Quelle: Anwendungstechnologie Aluminium, Springer 5 Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten SS 2016 12

Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten Motivation und Inhalte n Fertigungstechnologie ist eines der zentralen Themen beim Karosseriebau: è Ermöglicht/verhindert Leichtbau n (z. B. Schweißflansche beim Laserschweißen) è Ermöglicht bzw. n (z. B. C-Säule) gibt bestimmte Designlösungen vor è Entscheidet über die Kosten n (z. B. komplette Seitenwand) der Herstellung è Entscheidet über Korrosion n (z. B. Wartungsintervall Werkzeug) è Entscheidet über die Qualität n (z. B. Spann- und Fixierkonzept) 5 Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten bei der Herstellung SS 2016 VIDEO! 13

Karosserieleichtbau CO 2 -Emission auch bei Herstellung, nicht nur im Betrieb n Beispiel neue M-Klasse (W 164): è Über den gesamten Lebenszyklus eines Fahrzeugs, von der Herstellung über die Nutzung bis hin zur Verwertung, wird CO 2 erzeugt. Die Produktion der neuen M-Klasse verursacht zu Beginn des Lebenszyklus eine vergleichbare Menge an CO 2 -Emissionen wie des Vorgängers (11 Tonnen CO 2). In der sich daran anschließenden Nutzungsphase emittiert die neue M-Klasse rund 44 Tonnen CO 2; insgesamt ergeben sich somit für Herstellung, Nutzung und Verwertung 55 Tonnen CO 2. Bedingt durch den höheren Kraftstoffverbrauch emittiert das Vorgängermodell aus 2005 während der Nutzung 69 Tonnen CO 2. In Summe ergeben sich hier also etwa 80 Tonnen CO 2 -Emissionen. Die Reduzierung von 25 Tonnen der CO 2 -Emissionen pro Fahrzeug der neuen M-Klasse gegenüber dem Vorgänger entspricht etwa der 2, 5 fachen jährlichen Pro-Kopf-Emission eines Durchschnitts-Europäers. Der TÜV Süd hat der neuen M-Klasse deswegen als erstes Fahrzeug ihrer Klasse das Umweltzertifikat nach der ISO-Norm TR 14062 ausgestellt. 5 Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten SS 2016 14

Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten Aufbaureihenfolge einer selbsttragenden Karosserie Mercedes-Benz C-Klasse (W 203) Bodengruppe Unterboden hinten VIDEO! Unterboden vorne Vorbau Quelle: Röth / FH Aachen 5 Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten SS 2016 15

Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten Aufbaureihenfolge einer selbsttragenden Karosserie Mercedes-Benz C-Klasse (W 203) Aufbau – Stufe 1 Kompensationsverstärkung statt Kofferraumtrennwand Heckabschluss oberer unterer Scheibenrahmen Seitenwand Quelle: Röth / FH Aachen 5 Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten SS 2016 16

Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten Aufbaureihenfolge einer selbsttragenden Karosserie Mercedes-Benz C-Klasse (W 203) Aufbau – Stufe 2 Dachstreben äußere Seitenwand Quelle: Röth / FH Aachen 5 Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten SS 2016 17

Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten Aufbaureihenfolge einer selbsttragenden Karosserie Mercedes-Benz C-Klasse (W 203) Aufbau – Stufe 3 Dach Hutablage Quelle: Röth / FH Aachen 5 Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten SS 2016 18

Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten Aufbaureihenfolge einer selbsttragenden Karosserie Mercedes C-Klasse (W 203) Aufbau – Klappen und Kotflügel Quelle: Röth / FH Aachen 5 Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten SS 2016 19

Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten Unterschiedliche Arten des Fügens n Mit dem Begriff Fügen bezeichnet man in der Fertigungstechnik das dauerhafte Verbinden von mindestens zwei Bauteilen. Durch das Fügen wird der Zusammenhalt zwischen den zuvor getrennten Werkstücken lokal - d. h. an den Fügestellen - geschaffen und eine Formänderung des neu entstandenen Teils herbeigeführt. Die Verbindung kann dabei von fester oder beweglicher Gestalt sein. Über die Wirkflächen der Verbindung werden die auftretenden Betriebskräfte übertragen. n Die DIN 8593 unterteilt das Fügen in neun Gruppen: è Zusammensetzen è Füllen è An- und Einpressen è Fügen durch Urformen è Fügen durch Umformen è Fügen durch Schweißen è Fügen durch Löten è Kleben è Textiles Fügen 5 Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten SS 2016 20

Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten Unterschiedliche Arten des Fügens n Funktionsprinzipen 5 Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten SS 2016 21

Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten Unterschiedliche Arten des Fügens n Lösbar è Schrauben è Nieten n Nicht lösbar è Schweißen n Punktschweißen n MAG/MIG è Löten è Kleben è Stanznieten è Durchsetzfügen 5 Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten (Toxen, Clinchen) SS 2016 22

Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten Falzen Das äußere Blech wird um das innere Blech herum gebogen und verpresst n Wegen Korrosion heute immer Falzkleben n è Kleber füllt die Hohlräume aus Source: www. blechrohreprofile. de/bl-11 -2007 5 Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten SS 2016 23

Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten Kleben n n Linienförmige Verbindung Kein Wärmeeintrag Punkt-Schweiß-Kleben Steife Karosseriekleber: è E-Modul 12 MPa (Stahl 210. 000 MPa) => sehr dünne Kleberschicht 0, 3 mm => breite Kleberschicht 15 mm 5 Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten SS 2016 24

Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten Kleben n Rohbau der Lotus Elise wird fast ausschließlich geklebt! (ab 1996) Source: www. lotuscars. com 5 Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten SS 2016 25

Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten Laserschweißen / -löten 5 Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten SS 2016 26

Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten Durchsetzfügen (Toxen, Clinchen) Verfahren zum Verbinden von Blechen ohne Verwendung eines Zusatzwerkstoffe n Vorteile: n è Kein Vorlochvorgang notwendig è Verschiedenartige Materialien und/oder gefügt werden è Keine Zusatzwerkstoffe notwendig è Kein Wärmeeintrag in das Bauteil beschichtete Bleche können Statische Festigkeit etwa 2/3 bis 1, 5 fachen einer vergleichbaren Punktschweißverbindung n Die Dauerfestigkeit ist aufgrund von fehlender Kerbwirkung (bei nicht schneidenden Verbindungen) und nicht vorhandener Wärmeeinflusszone höher als bei Punktschweißverbindungen n Besonders wenn unterschiedliche Blechstärken verbunden werden müssen bietet das Clinchen großes Potential. Wenn die Fügerichtung "Dick in Dünn" eingehalten wird sind statische Festigkeiten, die das anderthalbfache der Festigkeit einer Punktschweißverbindung übersteigen möglich 5 Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten SS 2016 n 27

Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten Durchsetzfügen (Toxen, Clinchen) n Durchsetzfügewerkzeug besteht aus Stempel und Matrize: 1. Die zu verbindenden Bleche werden durch den Stempel ähnlich wie beim Tiefziehen unter plastischer Deformation in die Matrize gedrückt 2. Durch eine spezielle Gestaltung der Matrize entsteht eine druckknopfähnliche Form, die Bleche form- und kraftschlüssig miteinander verbindet n Je nach System bewirkt entweder eine Vertiefung im Boden einer Starrmatrize oder das Nachgeben beweglicher Matrizensegmente, dass die Bleche eine Überschneidung ausbilden n Zu unterscheiden sind hier unter anderem der Rundpunkt, bei dem der Stempel eine runde, gasdichte Vertiefung hinterlässt (siehe Schnittdarstellung), und der Rechteckpunkt, bei dem die Verbindung an zwei Seiten eingeschnitten wird und so die Gasdichtigkeit nicht gegeben werden kann. Dafür können in diesem Verfahren auch höherfestige Materialien miteinander verbunden werden. 5 Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten SS 2016 28

Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten Durchsetzfügen (Toxen, Clinchen) n Verfahrensablauf: 1. Kombiniertes Einsenken und Durchsetzen 2. Stauchen und Breiten 3. Ausfüllen der oberen Kontur der Gravur 4. Ausfüllen des Ringkanals 5. Seitliches Hinterherfließen Source: www. tox-de. com 5 Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten SS 2016 29

Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten Durchsetzfügen (Toxen, Clinchen) n Alternative Formen: è Verbindung von Blechen mit großen Dickenunterschieden, von hochfesten oder nicht umformbaren Materialien mit umformbaren oder Fügen von Blechen mit nichtmetallischen Materialien. n Merkmale: è Eine Lage ist vorgelocht è Das umformbare Blech wird durch die Lochung hindurchgezogen è Der Fügepunkt nimmt radiale und axiale Kräfte auf è Das Verfahren kann auch in Mehrpunktwerkzeugen angewendet werden è Ein exaktes Positionieren der Bauteile ist dabei notwendig Source: www. tox-de. com 5 Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten SS 2016 30

Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten Stanznieten n Ziel des Stanznietens ist das mittelbare, nicht lösbare Verbinden von Blechteilen ohne die beim Vollnieten oder Blindnieten notwendige Vorlochoperation. Zu diesem Zweck kommt ein Nietelement (Hilfsfügeteil) zum Einsatz, das gleichzeitig als Stempel fungiert. Eine zweiseitige Zugänglichkeit der Bauteile ist erforderlich. 5 Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten SS 2016 31

Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten Stanznieten / Mischbauarten Rohbau BMW 5 er (MJ 2003) § Mit gewichtreduziertem Aluminium-Vorderwagen (GRAV) § Separate Fertigung von Aluminium- und Stahlrohbau § 800 Stück/Tag Stahlrohbau § § § 500 Blechteile mit 1000 Roboter 96% Automatisierung 4000 Schweißpunkte 5 m Schweißnaht 80 m Klebnaht 350 kg GRAV: Laserschweißen und Stanznieten § § § § 80 Blechteile mit 300 Robotern 98% Automatisierung 15 m Klebnaht 3 m Al-Mig-Schweißung 1. 7 m Al-Laser-Schweißung 600 Stanznieten 45 kg Verbindung Stahl – Aluminium § Flächige Kleberauftragung § Spezielle Stanznieten Quelle: BMW 5 Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten SS 2016 32

Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten Stanznieten / Mischbauarten n Fügetechnik des Audi TT (2014) è 3020 Stahl-Punkt. Schweißungen è 1113 Halbhohlstanzniete è 44 Vollstanzniete è 128 selbstfurchende Schrauben (FDS) è 199 Clinch-Punkte è 1, 9 m Metall-Inert-/Metall-Aktiv. Gas(MIG/MAG)Schweißverbindungen è 4, 9 m lasergeschweißte Nähte è 76 m Kleber (unterbindet die Kontaktkorrosion) Quelle: www. springerprofessional. de 5 Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten SS 2016 33

Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten Formfließschrauben (Flow drill screw FDS) n Prozessstufen der „lochlosen“ FDS Verschraubung: 1. Erwärmen 2. Durchdringen 3. Durchzug formen 4. Gewinde furchen 5. Durchschrauben 6. Anziehen Source: www. ejot. com 5 Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten SS 2016 34

Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten Formfließschrauben (Flow drill screw FDS) n FDS im Überblick: è Einseitige Zugänglichkeit è Lösbare und hochqualitative Verbindung ohne Bauteilvorbereitungen wie Vorbohren oder Stanzen è Entfall von Toleranzproblemen bei Durchgangs- und Einschraublöchern è Kein Materialverlust und keine Spanbildung è Anwendung in verschiedenen Blechoberflächen und Metallen (Alu/Stahl) è Hohe Losdrehmomente und Vibrationsfestigkeit, keine zusätzlichen Sicherungselemente erforderlich è Demontage- und recyclingfreundlich è Wiederholverschraubungen auch mit metrischen Schrauben möglich Source: www. ejot. com 5 Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten SS 2016 35

Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten Rivtac - Highspeed-Bolzensetzen Rivtac eignet sich besonders für: profilintensive Mischbauweisen mit geringen Wanddicken n einseitige Zugänglichkeit n n è kein Vorlochen mehr erforderlich auch ultrahochfeste Teile und Profile von über 1. 000 MPa Festigkeit n auch Mehrlagenverbindungen bis zu 6 Millimeter prozesssicher verbinden n Taktzeiten deutlich unter einer Sekunde n Nagelähnliches Hilfsfügeteil wird auf hohe Geschwindigkeit (>30 m/s) beschleunigt und in nicht vorgelochte Fügeteile eingetrieben n Der spitze Setzbolzen verdrängt den Werkstoff, ohne dass ein Butzen entsteht Quelle: ATZ (06. 11. 08) n Während des Eindringens erfährt SSder Werkstoff lokal eine starke 5 Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten 2016 36 n

Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten Rivtac - Highspeed-Bolzensetzen Quelle: Böllhoff 5 Fertigungstechnologien der Karosseriekomponenten SS 2016 37

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