National Transport Library Research Database

Development of mechanical joining technology for light weight car body concepts (Development of mechanical joining technology for light weight car body concepts)

  • Carlsson, Björn
  • Volvo Personvagnar AB, Svenskt företag eller organisation, 556074-3089
Sponsors, duration, budget: Vinnova ; 2010-01-01 -- 2012-12-31 Registration number:
  • Vinnova 200902725
Subject(s): Abstract: Syfte och mål Projektets mål är att möjliggöra industriell implementering av mix och multi-material design för nästa genaration av bilar, där huvudsyfte är att sänka vikten men samtidigt bibehålla prestanda för både styvhet och styrka. Projektet fokuserar på: Utvärdering av processkapabilitet för olika typer av lim i kombination med mekanisk fogning. Utvärdering av fogningshastighet på fogens kvalitet. Riktad stöd för produktrelaterade mix-materiallösningar som drivs av produktutveckling, tex. blandmaterial påhängsdetaljer (huv, lucka, dörrar), aluminiumapplikationer i karossstrukturen, aluminiumintensiva lösningar för påhängsdetaljer. Projektet levererar grundläggande processkunskap map nya materialkombinationer och process-förutsättningar för att kunna stödja produktutveckling i dess tidiga konceptfaser. En annan resultat av projektets arbete är möjlighet till en kvalificerad planering för flexibla kosteffektiva utrustningslösningar för sammansättningslinjer samt optimerad fogning för olika lättviktsapplikationer. Resultat och förväntade effekter: Huvudinriktning och nytta med detta projektet är att processdriven produktkoncept kommer att möta krav ställda både på låg produktvikt och kosteffektiv produktion. Projektet kommer att leverera dessa huvudresultat inom området mekanisk fogning: Lämpliga lim för användning tillsammans med mekanisk fogning, både för clinching och SPR. Utvärdering av avancerad mjukvara för styrning, påverkan av tillgängliga fogningsparametrar på fogens kvalitet, såsom fogningshastighet, riktningsval för några utvalda materialkombinationer och lim. Utvärdering av mekaniska parametrar av el-servoutrustningen. Möjlighet att ytterligare utveckla tekniken tillsammans med utrustningleverantör. Öka förståelse för möjlig användning av el-servoteknik i sammansättningsoperationer tillsammans med miljöfördelar, som denna tekniken innebär. Projektet också stödjer produktutveckling med mekanisk fogning kompetens för att möta CO2 relaterade produktprojekt: Utveckling av mekanisk fogning koncept för mix-metallörr. Utveckling av mekanisk fogning koncept för aluminiumintensiv dörr. Förutom ovannämnda specificerade projekt förväntar vi oss att stödja andra lättviktsbilrelaterade projekt med vissa tester och provkropps- och prototyptillverkning. Uppläggning och genomförande: Projektet är uppdelat till ett antal mindre begränsade arbetsmoduler, enligt beskrivning nedan. Projektgruppen kommer att konkretisera i detalj varje aktivitet som ingår i varje modul och sätta tidsramar för testning enligt Volvo cars produktplan och prioritering. WP1: Parameter studie för el-servoclinchingutrustning för kommande stål baklucka. Mål: Sätta upp parameter fönster för kosteffektiv lösning med hjälp av avancerad mjukvara. WP2: Kartläggning av lämpliga lim för användning tillsammans med mekanisk fogning och stål-aluminiumkombinationer. Clinching Mål: Kartläggning och rekommendationer för lim och hybrid förband -clinching WP3: Grundläggande kunskapsuppbyggnad kring hastighetspåverkan på fogkvalitet - clinching Mål: Förståelse hur hastighet som en fogningsparameter påverkar fogkvalitet. Endast grundläggande kunskap kring hastighetspåverkan för utvalda kombinationer och endast processaspekter som påverkar kvalitetsutfallet enligt Volvo kvalitetsäkring standard skall utvärderas, ej hållfasthetsrelaterade undersökningar ingår i denna modul. WP4: Kartläggning av lämpliga lim för användning tillsammans med mekanisk fogning och stål-aluminium kombinationer - självstansande nitning (SPR) Mål: Förståelse hur lim som ett tillsatsmaterial påverkar kvalitetsutfallet. Kartläggning och rekommendationer för lim och hybrid förband -SPR WP5: Grundläggande kunskapsuppbyggnad kring hastighetspåverkan på fogkvalite - SPR Mål: Förståelse hur hastighet som en fogningsparameter påverkar fogkvalitet. Endast grundläggande kunskap kring hastighetspåverkan för utvalda kombinationer och endast processaspekter som påverkar kvalitets tfallet enligt Volvo kvalitetsäkring standard skall utvärderas, ej hållfasthetsrelaterade undersökningar ingår i denna modul. WP6: Koncept utveckling - hybriddörrkoncept och Al-intensiv dörrkoncept Mål: Kvalitets säkrad hybrid mix-metallfogning och fogningskoncept för hybriddörrkoncept och aluminiumintensiv dörrkoncept. WP7: Koncept utveckling - andra lättviktskoncept Mål: Teknik och koncept tveckling stöd för andra lättviktsrelaterade produktutvecklingskonceptAbstract: Goals/targets The goal of the project is to enable the implementation of multi-material design of next generation cars in order to reduce weight and maintain or increase the stiffness and the strength of the car design. The project will focus on:Evaluation of process capability of different types of possible adhesives in combination with mechanical joining. Studies of the impact of joining speed on joint quality. Specific support for product related mix-metal solutions driven by Product Development, e.g. hybrid closures (Hood, Trunk lid/Tailgate, Doors), aluminum application in BIW, aluminum intensive closures. Project will deliver basic process knowledge about new material combinations and process conditions in order to support product development of new concepts. Another result of this project will be that more flexible and cost effective equipment solutions can be devised for implementation in our assembly production lines and give better opportunity to optimize joining of different light weight applications. Result and effects The main advantage of this project will be the process driven product concept which will meet requirements for both lower weight and cost effective production. The project will deliver these main results within the process area mechanical joining: Recommended adhesives for mechanical joining, clinching and SPR. Evaluation of advanced software, the impact of the available joining parameters on quality of the joint, such as joining speed, direction choice for some selected material combinations and adhesives. Evaluation of mechanical parameters of el-servo equipment. Possibility to develop the technique together with equipment supplier. Increased understanding of possibilities to use el-servo as application in assembly operations with environmental benefits. The project also supplies product development with mechanical joining technique competence towards CO2 targeted product projects: Development of mechanical joining concept for Mix-metal door Development of mechanical joining concept for Aluminum Intensive door In addition to those specific projects we are also expecting to support other national lightweight car body-related activities with a certain tests and prototyping. Planning and implementing The project will be divided to several work packages which are briefly described below. The project group will in detail specify every activity in each work package in order to set conditions for the test set-ups and refine and adjust time table according to Volvo Cars needs and prioritization. WP1: Parameter studies for el-servo clinching equipment for coming tailgate steel-concept. Target: Find the joining parameter window for cost effective solution with help of advanced software. WP2: Mapping of suitable adhesives for mechanical joining and steel-aluminium joints. Clinching Target: Mapping of suitability and recommendations for different adhesives for hybrid mechanical joining – clinching. WP3: Basic knowledge build-up about the impact of joining speed impact on joining quality – clinching Target: Understanding how the speed as a parameter of joining process influences quality of the clinch joint. Only basic knowledge about joinability with approved joints. Only the process aspects will be studied, not strength-related performance. WP4: Mapping of suitable adhesives for mechanical joining and steel-aluminium joints - self piercing riveting (SPR).Target: Understanding of how the adhesive as an additive material influences the quality outcome. Mapping of suitability and recommendations for different adhesives for hybrid mechanical joining - SPR. WP5: Basic knowledge build-up about the impact of joining speed on joining quality – SPR. Target: Understanding of how the speed as a parameter in joining process influences the quality outcome. Only basic knowledge about join ability with approved joints from the process point of view, not strength-related performance. WP6: Conceptual development - Hybrid door concept and Al-intensive door concept.Target: Quality assurance of hybrid (adhesives) mix-metal joining for Hybrid door concept and Aluminum intensive door concept. WP7: Conceptual development - other light weight concepts. Target: Manufacturing Engineering support to conceptual development of other light weight concepts
Item type: