Ampere-Clinch

Motivation

Das mehrteilige Forschungsprojekt Ampere-Clinch hat sich zum Ziel gesetzt, dass mechanische und energiesparende Fügeverfahren Clinchen für den Einsatz in stromleitenden Verbindungen zu qualifizieren und somit einen entscheidenden Beitrag zur technischen Elektrifizierung und Ressourcenschonung zu leisten.

Das Fügeverfahren ist per-se energie- und ressourcenschonend, da es keine Hilfsfügeteile oder Zusatzwerk-stoffe benötigt. Es kann artfremde Werkstoffe miteinander verbinden und ist bei unterschiedlichen Materialstärken anwendbar, wodurch es ein ideales und wirtschaftliches Verfahren im Hinblick auf den industriellen Leichtbau und die damit verbundene Energieeinsparung ist.
 

Projektziele

Stromleitende Fügeverbindungen müssen primär die Fähigkeit besitzen, den elektrischen Strom mit möglichst geringer Verlustleistung zu führen. Diese Fähigkeit wurde an Clinchverbindungen aus Kupfer- und Aluminiumwerkstoffen bereits nachgewiesen. Darüber hinaus stellt die mechanische Belastbarkeit der Fügeverbindungen eine entscheidende Fragestellung für Anwender dar. Im Einsatz unterliegen derartige Verbindungen sehr häufig wiederkehrenden mechanischen Belastungen, wie beispielsweise im Bereich der E-Mobilität. Aus diesem Grund liegt das Interesse besonders auf der Ermüdungsfestigkeit der Fügeverbindungen im Hinblick auf die strukturelle Integrität und gleichzeitig auf der Beständigkeit der elektrischen Eigenschaften in der finalen Anwendung. Beide Fragestellungen sind aktuell von großem industriellen Interesse und können mit den aktuellen wissenschaftlichen Erkenntnissen nicht hinreichend beantwortet werden.

Im Rahmen des Projektes werden Aluminium- und Kupferlegierungen hinsichtlich ihrer Eignung in stromführenden Clinchverbindungen bewertet. Die Anwendung von Aluminiumlegierungen erfolgt als Primär- und Sekundärwerkstoff wodurch eine potentielle Ressourcenschonung bereits bei der Werkstoffauswahl adressiert wird.
 

Inhaltliche Schwerpunkte des Verbundprojektes

• Ermittlung der Clinchbarkeit von Leiterwerkstoffen und technischen Legierungen aus Aluminium und Kupfer
• Charakterisierung des Umformverhaltens der Werkstoffe während des Clinchens --> Fraunhofer IWS
• Ermittlung der Ermüdungseigenschaften der Werkstoffe in Abhängigkeit des Umformgrades --> Fraunhofer IWS
• Analyse der Verlustleistung der Clinchverbindungen in verschiedenen Stadien der Ermüdungsbelastung
• Erstellung eines Lebensdauer-Vorhersagemodells auf Grundlage umfangreicher Ermüdungsversuche an Clinchverbindungen
• Erstellung eines Simulationsmodells des Clinchvorgangs auf Basis der experimentellen Daten