SFB/TRR285-C04

Lokale und integrale in situ Analyse prozess- und betriebsbedingter Schädigungseffekte von Fügeverbindungen

Während der Herstellung von mechanischen Fügeverbindungen treten vielfältige Deformations- und Schädigungsphänomene auf. Um diese unmittelbar im Fügeprozess untersuchen zu können, wurde im Teilprojekt C04 des TRR285 in der ersten Förderperiode eine zerstörungsfreie Prüfmethode unter Nutzung des in situ CT entwickelt. Damit beim Clinchen von Aluminiumblechen eine hohe Bildqualität im in situ CT erreicht wird, kam ein neuartiges Multimaterial-Fügewerkzeug mit einem Stempel aus Si3N4 und einer Matrize aus hochfester Titanlegierung zum Einsatz (Bilder a und b). Klassische Prüfmaschinen mindern zudem durch ihr Stahl-Säulengestell die Bildqualität. Dagegen konnten durch Entwicklung einer Spezial-Prüfvorrichtung mit Berylliumzylinder hochqualitative Röntgenprojektionen gewährleistet werden (c). Aufgrund der hohen Flächenpressung der beiden Aluminiumbleche im Clinchpunkt ist die Abbildung der Trennfläche in den 3D-Daten eine besondere Herausforderung (d). Um dennoch den Deformationszustand vollständig zu erfassen, wurden kontrastreiche Schichten zwischen den Blechen eingebracht. Damit ließ sich erstmals die Entwicklung von Deformations- und Schädigungsphänomenen im Clinchpunkt kleinschrittig dreidimensional in CT-Scans nachverfolgen (e1 – e5). In der Förderperiode 2 soll das Verfahren u.a. auf faserverstärkte Kunststoffe erweitert werden. Dazu sollen deren Relaxationsverhalten sowie Füge- und Belastungsprozesse bei erhöhter Temperatur untersucht werden.