Die zunehmende Elektrifizierung und der Einsatz von Leichtbauanwendungen in der Automobilindustrie erfordert die Weiterentwicklung von geeigneten Fügeverfahren. Eine vielversprechende Alternative zu konventionellen Verfahren, wie dem Widerstandspunktschweißen, stellt das Hybrid Friction Diffusion Bonding (HFDB) dar. Insbesondere beim Fügen von Mischverbindungen aus Aluminium und Kupfer ergeben sich besondere Vorteile aufgrund der vergleichsweise verringerten Fügetemperatur, wie reduzierte Porenbildung und intermetallische Phasen. Aber neben einer Vielzahl an Vorteilen existieren beim HFDB auch verfahrensspezifische Herausforderungen wie die empirische Werkzeugauslegung, die meist eine Überdimensionierung der Werkzeuge zur Folge hat. Aus einer Überdimensionierung der Werkzeuge resultiert eine erhöhte thermische und mechanische Belastung der Fügepartner, die insbesondere das Fügen bei reduzierten Blechdicken erheblich einschränkt.
Vor diesem Hintergrund ist das Ziel dieser Arbeit die Entwicklung einer Strategie zur Auslegung von Werkzeugen mit reduzierten Aspektverhältnissen (Werkzeugdurchmesser/Blechdicke) unter besonderer Berücksichtigung der Wärmebilanzierung. Dem verfolgten Ansatz liegt zugrunde, dass durch eine lineare und durchmesserbezogene Skalierung der Werkzeuge eine nichtlineare Anpassung des einbrachten Wärmeeintrages ermöglicht wird. Unter Berücksichtigung der Verbindungsqualität soll es damit erstmals möglich sein die Werkzeugdurchmesser in Abhängigkeit des Wärmeeintrages und der Blechdickenkombination bedarfsgerecht auszulegen. Die Ergebnisse zeigen, dass durch die Bilanzierung des Wärmeeintrages beim HFDB von Al/Cu-Mischverbindungen eine gezielte Anpassung der Werkzeugdurchmesser und dementsprechend eine Übertragung auf reduzierte Blechdicken (> 0,5 mm) umgesetzt werden konnte.