Entwicklung geeigneter Verbindungselemente zum Fügen von Metallschaum und dessen Halbzeugen. Kooperationsprojekt (KA) PK9

Transkript

1 Entwicklung geeigneter Verbindungselemente zum Fügen von Metallschaum und dessen Halbzeugen Kooperationsprojekt (KA) PK9

2 Leichtbau mit Metallschaum leicht biegesteif Energie absorbierend recyclebar abschirmend temperaturbeständig Verbindungselemente

3 3-D-Formteile Al-Schaum Zn-Schaum Al Al-Schaum Sandwich bis ca x mm 2 Stahl Al-Schaum Sandwich (bis ca x mm 2 ) Metallschaum- und Sandwichplatten mit Metallschaum ausgeschäumte Stahlprofile Metallschaumteile Verbindungselemente

4 Flaig + Hommel GmbH Verbindungselemente Heerstraße 1 D Aldingen Telefon / Telefax / Info@flaig-hommel.de

5 F+H Verbindungselemente GmbH F+H Zerspanungstechnik GmbH ooo Flaig + Hommel Nizhny Novgorod Ru Page Profilverbindungstechnik GmbH 5

6 Automotive-Partner von... für eine starke Verbindung

7 > Kaltfließpreßteile > Drehteile > FS - Ganzstahl - Sicherungsmuttern > Sicherungsmuttern

8 Kaltfließpressen Flaig+Hommel 7 Stufen Kaltumformung Tonnen Preßkraft Gewicht der Maschine 270 t 120 mm maximaler Durchmesser der Teile 8

9 Kaltfließpressen Flaig+Hommel

10 Metallschaum Entwicklungen auf dem Gebiet der Metallschäume und deren industrielle Anwendung in der Automobil-, Bahn-, Gebäudetechnik und Maschinenbau Verbindungselemente

11 Leichtbau durch Hybridbauweisen Mechanische Eigenschaften von Verstärkungsfasern und Metallen Verbindungselemente

12 Idee Entwurf Simulation Konstruktion Herstellung Eigenschaftsanalyse Verbindungselemente Dienstleistungen Leichtbau

13 Metallpulver und Treibmittel Umformen (Dichte fast 100 %) Druckluft (auf RT) Vorkompaktieren zum Block (Dichte 80 bis 90 % des Vollmaterials) Erhitzen über Zersetzungspunkt des Treibmittels und Solidustemperatur des Metalls bzw. der Legierung Verbindungselemente Pulvermetallurgisches Verfahren

14 Werkstoffkennwerte des Aluminiumschaums Dichte 0,5-0,9 g/cm³ Querkontraktion 0,31-0,34 E-Modul (0,7 g/cm³) Druckfestigkeit (0,7 g/cm³) Wärmeleitfähigkeit (0,7 g/cm³) ca N/mm² ca. 15 N/mm² ca. 20 W/m K Werkstoffdämpfung (0,7 g/cm³) ca. 4, technologisch gut beherrschbar: 0,7 g/cm³ Kennwert Foam = Kennwert Solid (r Foam /r Solid ) n, n = 1,7 bis 2 Erfüllt die Brandschutzanforderungen nach DIN 4102 Temperaturbeständigkeit bis ca. 500 C Hohes Energieabsorptionsvermögen Stauchung (%) Verbindungselemente Eigenschaften von Aluminiumschäumen

15 Anwendungsgebiete Automobilbau Knotenbereiche, Längsträger, Crashabsorber Maschinenbau Bewegte, schwingungsanfällige Baugruppen Bauindustrie Leichte Decken- und Wandelemente mit integrierten Komfortfunktionen, z. B. Wärmespeicherung und Brandschutz Schiffbau Luken, Türen, Spanten, Aufbauten Schienenfahrzeuge Bodenplatten, Crashabsorber, komplette Frontmodule Design Trennwände, Schmuck, Dekoration Verbindungselemente

16 Nutzen Fahrzeugbau Leichtbau Crashabsorption Frontmodul für Schienenfahrzeug aus Aluminium- Aluminiumschaum-Sandwiches. Akustikoptimierung Ausgeschäumter Stoßfänger und Crashabsorber aus Aluminiumschaum. Karosserieversteifung Karosserieknoten aus Aluminiumschaum. Verbindungselemente

17 Beispiele Crashabsorber und Versteifungselement Quelle: Volkswagen AG; Fraunhofer IWU. + 10% Torsionssteifigkeit der Gesamtkarosserie Serie Stück/Jahr + Karosseriesteifigkeit Quelle: Fraunhofer IFAM. Knotenbereiche der D-Säule, Versteifung durch Aluminiumschaum-Kerne. Verstärkungselement aus Metallschaum im Seitenschweller des Ferrari Spider 430. Serie Stück/Jahr + Crashabsorption Ausgeschäumte A-Säule Ford Mondeo. + 40% Energieabsorption Metallschaum-Crashabsorber in einem Gepäcknetz des Audi Q7. Quelle: Alulight; Fraunhofer IWU. Verbindungselemente

18 Crashsichere Frontmodule Verbesserung des Crashverhaltens Gewichtsreduzierung Reduzierung des Energieverbrauchs Reduzierung der Schadstoffemission gute mechanische Eigenschaften durch hohe Steifigkeit und gute Schwingungs- und Schalldämpfung bessere Wärmeisolation als massives Aluminium gute Recyclingfähigkeit Simulationsmodells und simulierte Crashverformung. Umgeformtes und aufgeschäumtes Frontmodulsegment Frontmodul für Schienenfahrzeug aus Aluminium-Aluminiumschaum-Sandwiches. Füge- und Reparaturtechniken Verbindungselemente Anwendungsbeispiele Bahntechnik 18

19 Beispiel Bodenplatten für U-Bahn (Projekt Peking) 2010: Lieferung von 21 Platten AFS 2400x1100x 12 für eine Pekinger U-Bahn. Seitdem im Dauereinsatz Verbindungselemente

20 FH Foam Connectors Fraunhofer IWU 20

21 Ausgewählte Sandwich-Kombinationen Vorgesehener Sandwichaufbau Sandwich mit Aluminiumdeckblech Sandwich mit Aluminiumdeckblech Sandwich mit Stahldeckblech Sandwich mit Stahldeckblech A B C / C* D Deckblechdicke 1,2 mm 2 mm 2 mm 2 mm Sandwichhöhe 12 mm 24 mm 20 mm / 25 mm 30 mm Fraunhofer IWU 21

22 Ausgewählte Verbindungselemente Entwickelte / getestete Verbindungselemente und deren Modifikation BFE 2 BFE 3 BFE 4 BFE 5 groß/klein BFE 6 Spreizhülse mit Gewinde Durchsteckmutter DSM II Einseitige Spreizhülse neue Variante Spreizhülse mit Gewinde und Toleranzausgleich Einschlag- Spreizhülse Fraunhofer IWU 22

23 Ausgewählte Verbindungselemente für weitere Untersuchungen Verbinder Verbinder Verbinder Verbinder Verbinder Verbinder BFE1 BFE2 BFE3 BFE4 BFE5 BFE6 Verbindungs- Mittel Kunststoffdübel (Spritzgussteil) Spreizhülse mit Gewinde und Toleranzausgleich Spreizhülse mit Gewinde Durchsteckmutter DSM II Einseitige Spreizhülse neue Variante Einschlag- Spreizhülse Gewählte Schraubengröße Festigkeit (geplant) Material M8 8.8 (18,1-19,1 kn) 20MnB4 (19MnB4) Befestigungsart Einseitig _ X Beidseitig X X X _ X (nur ein Deckblech im Eingriff) X Fraunhofer IWU 23

24 FH Foam Connectors Fraunhofer IWU 24

25 Neuheiten Flaig+Hommel - FH ECO-Plug, gewichtsoptimierte Verschlussschrauben nach DIN 908-L FH ECO-Plug - gewichtsoptimiert 25

26 Neuheiten Flaig+Hommel - FH ECO-Plug, gewichtsoptimierte Verschlussschrauben nach DIN 908-L 26

27 Neuheiten Flaig+Hommel - Gewichtsoptimierung, produktübergreifend NEU! Gewichtsoptimiert 27

28 Neues ZIM Projekt Entwicklung multifunktionaler Verbinder zum Fügen von Metall- und Organoblechen Fügepartner Aluminiumblech Thermoplast (CFK, GFK) Duroplast (CFK, GFK) Stahlblech beschichtet - Organoblech - A B C D Blechdicke 3 mm 3-6 mm 3 15 (20) mm 3 mm > 10 mm Anwendung Flugzeugbau Interieur, Exterieur Automobilbau (Anbauteile, Verkleidungen) Maschinenbau, Flugzeugbau, Automobilbau (Struktur) Automobil, Maschinenbau Fraunhofer IWU 28

29 Flaig + Hommel Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!!! Fraunhofer IWU 29