Beschreibung
Die stetige Entwicklung ressourceneffizienter und nachhaltiger Leichtbaukonzepte erfordert heutzutage oftmals den Einsatz wandlungsfähiger Fertigungstechnologien. Insbesondere beim Fügen von Multi-Material-Kombinationen kommen etablierte Verfahren wie das Schweißen gegenwärtig oftmals an deren Grenzen. Mechanische Fügetechnologien, wie das Clinchen oder Nieten bieten hier eine leistungsfähige Alternative. Sollen Baugruppen im Rahmen einer Produktentwicklung für ein definiertes Anforderungsprofil ausgelegt werden, fehlen jedoch oft Standards und Merkblätter, auf welche Konstrukteure zurückgreifen können. Aus diesem Grund fokussiert die vorliegende Arbeit die Erforschung eines Vorgehensmodells zur konstruktiven Auslegung mechanisch zu fügender Strukturen. Mittels wissensbasierter und datengetriebener Methoden soll der Produktentwickler von der initialen Aufgabenerfassung bis hin zur Erzeugung erster Produktentwürfe konstruktionsbegleitend unterstützt werden. Dies umfasst neben dem Training maschineller Lernverfahren vor allem den Aufbau einer rechnerverarbeitbaren Wissensbasis. Entsprechend lassen sich bereits vor der finalen Produktausarbeitung wichtige Rückschlüsse zur Anforderungserfüllung und Fügbarkeit einer Konstruktion ziehen. Durch die Implementierung eines wissensbasierten Assistenzsystems lässt sich zudem die Übertragbarkeit der entwickelten Methoden in ein digitales System überprüfen und deren Anwendung anhand einer exemplarischen Fügeaufgabe demonstrieren. Stellvertretend für den Bereich der mechanischen Fügeverfahren steht demnach die Auslegung einer Clinchverbindung unter Berücksichtigung artgleicher Werkstoff-Dicken-Kombinationen und quasi-statischer Lasteinwirkungen im Fokus. Zusammenfassend leistet die vorliegende Arbeit einen grundlegenden Beitrag für die konstruktive Auslegung mechanisch zu fügender Strukturen. Durch den dargestellten Ansatz wird der Konstrukteur bereits in den frühen Phasen der Produktentwicklung unterstützt und der Weg hin zu hochwertigen Erstentwürfen nach dem ”First-Time-Right“-Prinzip geebnet.
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