Die Wissenschaftlichen Mitarbeiter René Glück (links) und Maximilian Stähling prüfen eine mikroskopierte Nietverbindung.Mit dem Einsatz von „ultrahochfesten warmformgehärteten Stählen“ im Karosseriebau befasst sich ein Forschungsprojekt an der TH Mittelhessen. Projektleiter sind die Friedberger Professoren Dr. Heinrich Friederich und Dr. Udo Jung vom Kompetenzzentrum Verkehr – Mobilität – Automotive. Gemeinsam mit Partnern aus der Industrie wollen die Wissenschaftler ein Verfahren zur Verbindung verschiedener Bauteile, das „Halbhohlstanznieten“, für moderne Werkstoffe weiterentwickeln. Sie arbeiten dabei mit der Adam Opel AG, Stanley Engineered Fastening – Tucker, Linde + Wiemann, Ruhl & Co und Holzapfel Metallveredelung zusammen. Das Land Hessen fördert das Vorhaben mit knapp 250.000 Euro.

In der Automobilindustrie wird der Leichtbau immer wichtiger. Er verringert das Fahrzeuggewicht und reduziert so den Kraftstoffverbrauch. Ein Auto mit heutiger Sicherheitstechnik und Werkstoffen, wie sie vor 20 Jahren verwendet wurden, wöge etwa eine halbe Tonne mehr, erläutert Friederich. Eingesetzt werden aktuell zum Beispiel Leichtmetalle, Kunststoffe oder ultrahochfeste Stähle, bei denen Gewicht durch die Reduzierung des Bauteilvolumens eingespart werden kann. Die unterschiedlichen Materialien lassen sich nicht mehr so verschweißen, dass eine sichere Verbindung entsteht. Andere Techniken wie das Halbhohlstanznieten gewinnen an Bedeutung. So weist das Chassis eines Audi TT etwa 1600 Nietverbindungen auf.

Das Nieten gilt aber nur bis zu einer bestimmten Festigkeit des Stahls als prozesssicher. Die Friedberger Forschergruppe will die Technik auf Stähle erweitern, deren erhöhte Festigkeit eine Gewichtsreduzierung um weitere 20 Prozent erlaubt. Dabei sollen Geometrie, Werkstoff und Beschichtung des Halbhohlstanzniets im Hinblick auf Verbesserungen ebenso geprüft werden wie das Nietverfahren. „Die Bewertung der Beanspruchbarkeit der Nietverbindung ist ein weiterer Schwerpunkt der Untersuchungen“, so Friederich. „Denn die eingeschränkte Verformbarkeit der zu verbindenden Werkstoffe kann zu einer Rissbildung in der Fügezone führen.“ Etwa 600 Proben und Bauteile werden experimentell untersucht. Die Ergebnisse sollen gemeinsam mit Kenndaten aus der Überwachung des Nietprozesses dazu beitragen, die rechnergestützte Konstruktion der Bauteile zu optimieren.

Konkretes Ziel des Projekts ist die Serienfertigung von Türmodulen beim Projektpartner Opel. „Die tragenden und crashrelevanten Elemente aus ultrahochfesten warmformgehärteten Stählen werden mit Aluminiumblechen und möglicherweise niedrigfesten Stahlblechen durch Halbhohlstanznieten verbunden. Dadurch erhöhen wir die Sicherheit der Fahrzeuginsassen weiter“, erläutert Jung.

Das Forschungsvorhaben läuft drei Jahre und hat ein Gesamtvolumen von 450.000 Euro. Es wird im Rahmen der hessischen „Landes-Offensive zur Entwicklung Wissenschaftlich-ökonomischer Exzellenz“ (LOEWE) unterstützt.