Ein Beitrag zur digitalen Auslegung von Fügeprozessen im Karosseriebau mit Fokus auf das Remote-Laserstrahlschweißen unter Einsatz flexibler Spanntechnik

A contribution to the digital design of joining processes in the Body in White shop with focus on remote laser welding

Please always quote using this URN: urn:nbn:de:bvb:29-opus4-187328
  • Der Einsatz von an Schweißrobotern angebrachten, pneumatisch betätigten Spannrollen ermöglicht eine Steigerung der Flexibilität beim Remote-Laserstrahlschweißen im Karosseriebau. Dabei stellen die Auslegung der Spannkräfte, der Fügevorrichtungen und der fertigungsgerechten Bauteiltoleranzen eine Herausforderung dar. Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Spann- und Fügeprozess des Remote-Laserstrahlschweißens mit Einsatz einer Spannrolle untersucht. Die Untersuchung erfolgte experimentell und simulativ für Blechformteile aus Stahl und Aluminium sowie für Aluminiumgussbauteile. Zur simulativen Untersuchung wurden validierte Finite-Elemente Simulationsmodelle erarbeitet, die erstmalig den EinsatzDer Einsatz von an Schweißrobotern angebrachten, pneumatisch betätigten Spannrollen ermöglicht eine Steigerung der Flexibilität beim Remote-Laserstrahlschweißen im Karosseriebau. Dabei stellen die Auslegung der Spannkräfte, der Fügevorrichtungen und der fertigungsgerechten Bauteiltoleranzen eine Herausforderung dar. Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Spann- und Fügeprozess des Remote-Laserstrahlschweißens mit Einsatz einer Spannrolle untersucht. Die Untersuchung erfolgte experimentell und simulativ für Blechformteile aus Stahl und Aluminium sowie für Aluminiumgussbauteile. Zur simulativen Untersuchung wurden validierte Finite-Elemente Simulationsmodelle erarbeitet, die erstmalig den Einsatz einer flexiblen Spannrolle im Karosseriebau abbilden. Die Simulationsmodelle ermöglichen die Berechnung von Spannprozessen auf drei Arten: weggesteuert mit vollständiger Vorgabe der Rollenbewegung, kraftgesteuert mit Vorgabe eines Spannkraftverlaufs und kraftgeregelt mit Vorgabe gewünschter resultierender Fügespalte. Auf Basis der Untersuchungen wurden prozess- und bauteilseitige Maßnahmen zur Reduktion erforderlicher Spannkräfte und resultierender Fügespalte identifiziert und ein grundlegendes Prozessverständnis für den neuartigen Fertigungsprozess aufgebaut.show moreshow less
  • The use of pneumatically actuated clamping rolls attached to welding robots enables an increase in flexibility in remote laser welding in the Body in White shop. The design of the clamping forces, the joining devices and the component tolerances suitable for production represent a challenge. In this work, the clamping and joining process of remote laser welding with a clamping roll was investigated. The investigation was carried out by experiments and simulations with sheet metal parts made of steel and aluminum, as well as for cast aluminum components. For the simulative investigation, validated finite element simulation models were developed, which represent the use of a flexible clampingThe use of pneumatically actuated clamping rolls attached to welding robots enables an increase in flexibility in remote laser welding in the Body in White shop. The design of the clamping forces, the joining devices and the component tolerances suitable for production represent a challenge. In this work, the clamping and joining process of remote laser welding with a clamping roll was investigated. The investigation was carried out by experiments and simulations with sheet metal parts made of steel and aluminum, as well as for cast aluminum components. For the simulative investigation, validated finite element simulation models were developed, which represent the use of a flexible clamping roll in the Body in White shop for the first time. The simulation models enable the calculation of clamping processes in three ways: displacement-controlled with complete specification of the roll movement, force-controlled with specification of the clamping force progress and force-regulated with specification of the desired resultant joint gaps. Based on the investigations, process- and component-related solutions for reducing the required clamping forces and the resultant joint gaps were identified and a fundamental process understanding for the novel manufacturing process was developed.show moreshow less

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Metadaten
Author:Felix BauerORCiD
Persistent identifiers - URN:urn:nbn:de:bvb:29-opus4-187328
Persistent identifiers - DOI:https://doi.org/10.25593/978-3-96147-498-1
ISBN:978-3-96147-498-1
Series (Volume number):FAU Studien aus dem Maschinenbau (384)
Publisher:FAU University Press
Place:Erlangen
Editor:Jörg Franke, Nico Hanenkamp, Tino Hausotte, Marion Merklein, Michael Schmidt, Sandro Wartzack
Referee:Marion Merklein, Karl Roll
Advisor:Marion Merklein
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Year of publication:2022
Date of online publication (Embargo Date):2022/03/16
Publishing Institution:FAU University Press
Granting institution:Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), Technische Fakultät
Acceptance date of the thesis:2021/11/15
Release Date:2022/03/18
Tag:Finite-Elemente Simulation; Remote-Laserstrahlschweißen; Spanntechnik
SWD-Keyword:Remote-Schweißen; Spannen; Flexibilität; Fügen; Spannkraft; Finite-Elemente-Methode; Prozesssimulation; Karosseriebau; Blechumformung; Ingenieurwissenschaften; Maschinenbau; Produktionstechnik
Length/size:xi, 185 Seiten
Notes:
Parallel erschienen als Druckausgabe bei FAU University Press, ISBN: 978-3-96147-497-4
Original publication:mb.fau.de/diss
Institutes:Technische Fakultät / Department Maschinenbau
Technische Fakultät / Department Maschinenbau / Lehrstuhl für Fertigungstechnologie (LFT)
Dewey Decimal Classification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 60 Technik / 600 Technik, Technologie
6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 62 Ingenieurwissenschaften / 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 67 Industrielle Fertigung / 670 Industrielle Fertigung
open_access (DINI-Set):open_access
Collections:Universität Erlangen-Nürnberg / FAU University Press
Licence (German):Creative Commons - CC BY-NC - Namensnennung - Nicht kommerziell 4.0 International
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