52.82 Fügetechnik
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Diese Masterarbeit behandelt die Modernisierung bestehender Plasmabrennschneidanlagen durch die Entwicklung eines leichteren Portalrahmens zur Steigerung der Leistungsfähigkeit. Viele dieser Anlagen sind seit Jahren im Einsatz und aufgrund ihrer hohen Eigenmasse in Beschleunigung und Schneidgeschwindigkeit begrenzt, was zu erhöhten Prozesszeiten und Betriebskosten führt. Ziel ist es, die Effizienz der Anlage durch eine Reduktion der bewegten Masse und damit eine höhere Beschleunigungsfähigkeit zu erreichen. Dazu werden verschiedene Materialvarianten – Stahl, Aluminium und kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff – hinsichtlich Steifigkeit, Gewicht, Herstellkosten und Umsetzbarkeit verglichen. Auf Basis dieser Bewertung wurde ein Prototyp aus Stahl gefertigt und experimentell untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass eine Erhöhung der Beschleunigung von 4,9 m/s2 (0,5 G) auf 29,43 m/s2 (3 G) die Prozesszeiten deutlich reduziert. Der wirtschaftliche Nutzen hängt jedoch stark vom Schneidverfahren und der Anlagenauslastung ab. Während beim Plasmaschneiden nur geringe Einsparungen erzielt werden, zeigen Laserschneidanlagen ein höheres Potenzial, Grund dafür sind die deutlich höheren Schnittgeschwindigkeiten bei geringen Blechstärken. Insgesamt bestätigt die Arbeit, dass eine gezielte Gewichtsreduktion die Dynamik und Effizienz bestehender Systeme signifikant verbessert und eine Grundlage für die Weiterentwicklung moderner Portalstrukturen bildet.
In den letzten Jahren hat der Leichtbau im Automobilbau zunehmend an Bedeutung gewonnen. Neue Fügetechnologien in der Fahrzeugproduktion, der wachsende Einsatz von Leichtbauwerkstoffen und die Wettbewerbsfähigkeit sind für den Automobilzulieferer MAGNA Steyr Fahrzeugtechnik AG & Co KG klare Herausforderungen für die Zukunft. Das Verfahren des Widerstandspunktschweißens bei Aluminiumlegierungen erfordert daher gegenüber der konventionellen Anwendung von Stahllegierungen eine gründlichere Betrachtung.
Ziel dieser Masterarbeit ist es, mehrere Widerstandspunktschweißverfahren von Aluminiumlegierungen auf ihre Eignung und Effizienz zu überprüfen. Nach der Erarbeitung von konzeptionellen Anforderungen und einer intensiven Marktrecherche, werden verschiedene Technologien mithilfe von Prüfverfahren untersucht. Abschließend ist eine wirtschaftliche Betrachtung zwischen dem Verfahren des Widerstandspunktschweißens und einem ausgewählten mechanischen Kaltfügeverfahren zu erstellen.
Die Ergebnisse zeigen, dass das Verfahren DeltaCon 320 in einer ersten Absicherungsphase die Kriterien für den Einsatz in der Fahrzeugproduktion erfüllt und die Kosten-Bewertung vielversprechende Resultate liefert. Außerdem kann die effiziente Anwendung von Widerstandspunktschweißen gegenüber Stanznieten mittels praktischen Versuchen bestätigt werden.
Die Erkenntnisse der Masterarbeit bilden eine wesentliche Grundlage dafür, dass zukünftig Widerstandspunktschweißverfahren von Aluminiumlegierungen in der Fahrzeugproduktion bei MAGNA Steyr Fahrzeugtechnik AG & Co KG eingesetzt werden können. Zur Überprüfung für den prozesssicheren und serientauglichen Einsatz sind weitere Untersuchungen geplant.
