Metallische Leichtbauwerkstoffe werden beispielsweise zur Steigerung der Effizienz sowie zur Emissionsminderung in vielen Bereichen der Luft- und Raumfahrtindustrie eingesetzt. Zum Fügen der Bauteile kommen dabei verschiedene Schweiß-, Löt-, Klebe- oder Schraubverbindungen zum Einsatz. Dahingehend bietet das Fließbohren in Kombination mit anschließender Gewindefertigung für metallische Leichtbauprofile die Möglichkeit, durch lokales Aufweiten des Materials ein Innengewinde mit größerer nutzbarer Gewindetiefe zu erzeugen. Die stirnseitige Einbringung von Gewinden bietet im Vergleich zu den konventionellen Fügeverfahren zudem ein bedeutendes Potential hinsichtlich erzielbarer Effizienzsteigerungen in der industriellen Fertigung.

Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens soll der Stand des bisher entwickelten Fließbohrverfahrens für die Aluminium- und Magne­siumlegierungen AlSi10Mg und AZ91 hinsichtlich technologischer und wirtschaftlicher Gesichtspunkte erweitert werden. Damit verbundene Herausforderungen, insbesondere bei der Bearbeitung der Magnesium­legierung AZ91, sollen durch das vorausgegangene Einbringen einer konventionell erzeugten Vorbohrung bewältigt werden. Im Anschluss erfolgt der Fließformprozess, durch den die zum Gewindeformen notwenige Kernbohrung erzeugt wird. Das Verfahren bietet im Gegensatz zu spanender Gewindebearbeitung den Vorteil, dass es durch die Umformung zu einer Kaltverfestigung des Werkstoffs in der Bohrungsrandzone kommt. Auf Basis bereits gewonnener Forschungsergebnisse wird das stirnseitige Fließbohren hinsichtlich innovativer Werkzeugkonzepte sowie weiterer Optimierungs­ansätze weiterentwickelt. Ausgewählte Prozessparameter, wie die initiale Werkzeugtemperatur oder die Werkzeugbeschichtung, werden im Rahmen der experimentellen Untersuchungen variiert und mithilfe der durch das Fachgebiet Werkstoffprüftechnik durchzuführenden mechanischen Charakterisierungs­methoden vergleichend bewertet. Durch den iterativen Charakter des Forschungsprojektes werden die Ergebnisse auf diese Weise validiert, wodurch mittels des Transfers in die industrielle Fertigung eine ressourcenschonende und effiziente Bearbeitung ermöglicht werden soll.

Das Forschungsprojekt zielt auf die gesamtheitliche Fortentwicklung und Charak­teri­sierung der stirnseitigen Fließbohrbearbeitung mit anschließender Gewindefertigung bei Aluminium- und Magnesiumlegierungen hin. Neben weitergehender Optimierung der Bearbeitungsstrategie, die mittels der Erkennt­nisse aus praktischen Versuchen vorangetrieben wird, sollen technologische Herausforderungen durch die Anwendung unterschiedlicher Werkzeug­konzepte bewältigt werden. Die prozessbedingten geometrischen bzw. mikrostrukturellen Eigenschaften der Innengewinde werden mit den mecha­nischen Eigenschaften in Verbindung gesetzt, wodurch eine strukturbasierte Analyse der Schädigungsmechanismen erfolgt, deren Verständnis zur Auslegung optimaler Prozessbedingungen zwingend erforderlich ist.