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Thursday, September 17, 2015, Saal Tokio 4:00 PM Stahlbau III |
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Kosten senken, Effizienz steigern - aktuelle Entwicklungen beim mechanischen Fügen von ermüdungsbeanspruchten Konstruktionen im Stahl-und Schienenfahrzeugbau |
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Christoph Blunk* / Fraunhofer-Anwendungszentrum Großstrukturen in der Produktionstechnik, Deutschland Ralf Glienke/ Fraunhofer AGP, Deutschland Martin-Christoph Wanner/ Fraunhofer AGP, Deutschland |
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Das Fügen von Bauteilen zu Baugruppen oder zum finalen Produkt beeinflusst unmittelbar deren Kosten und Qualität. Bereits durch die Wahl einer geeigneten Fügetechnologie können Unternehmen somit wesentliche Wettbewerbsvorteile erlangen. Bei der Auswahl wird der Konstrukteur bereits durch die Vielzahl der verfügbaren Technologien vor enorme Hürden gestellt. Die Eignung für den jeweiligen Anwendungsfall hängt dabei von unterschiedlichen Faktoren ab. Dazu zählen neben technologischen und konstruktiven, wie bspw. die Werkstoffeigenschaften oder die Zugänglichkeit zur Fügestelle, auch wirtschaftliche Faktoren, die sich z. B. aus der Notwendigkeit zur Nachbereitung der Fügestelle ergeben. In verschiedenen Branchen erfreut sich das mechanische Fügen aufgrund neuer Forschungserkenntnisse hinsichtlich der Bemessung daher einer wachsenden Beliebtheit. Neben dem Schienen- und Nutzfahrzeugbau ist auch der Stahl- und Metallleichtbau ein wichtiges Anwendungsfeld. Dies zeigen u. a. die Zahlen der Beantragungen von nationalen (abZ, ZiE) und internationalen (ETA) Zulassungen mechanischer Verbinder beim Deutschen Institut für Bautechnik (DIBt). Je nach Einsatzgebiet, welches von Fassaden- und Dachbefestigungen, Hochregallagern, Solar- und Windenergieanlagen bis hin zu Wagenkästen und die Befestigung von Aufbauten reicht, sind die Verbindungselemente während ihrer geplanten Nutzungsdauer wechselnden Belastungen und folglich einer Ermüdungsbeanspruchung ausgesetzt. Daher müssen die Verbindungen für die geplante Nutzungsdauer sicher bemessen werden können. Von Schraubverbindungen einmal abgesehen, fehlen den Anwendern für alternative mechanische Fügeverfahren oft wichtige Erkenntnisse. Im Rahmen aktueller Forschungstätigkeiten konnten am Fraunhofer-Anwendungszentrum in Rostock wesentliche Lücken geschlossen werden, die eine wirtschaftliche und ermüdungssichere Bemessung ermöglichen. Dazu wurde eine Vielzahl experimenteller Untersuchungen u. a. an Blindnieten und Schließringbolzen durchgeführt, die den Einsatzbereich sowohl in stahl- als auch maschinenbaulichen Anwendungen deutlich erweitern bzw. erleichtern. Beispielsweise wurden erstmals Bemessungsparameter ermittelt, welche die Bemessung analog zu Schraubenverbindungen im Sinne des Eurocode 3 gestatten. Damit ist ein bauteilunabhängiger Nachweis der Ermüdungsfestigkeit der Verbindungselemente gemäß DIN EN 1993-1-9 möglich und aufwendige Bauteilversuche gehören der Geschichte an. |