Eine Vielzahl von Schlüsseltechnologien der Energiewende erfordern eine resiliente Übertragung elektrischer Energie. Zum Einsatz kommen überwiegend Leiterwerkstoffe wie beispielsweise hochreines Kupfer aber zunehmend auch Aluminium. Zur Herstellung stromleitender Fügeverbindungen bietet sich das Clinchen an, da sowohl artgleiche als auch artfremde Werkstoffe ohne zusätzlichen Wärmeeintrag und Fügeelemente formschlüssig verbunden werden können. Die entstehende Verbindung weist zum einen eine gute statische Festigkeit auf und bietet auf Grund der hervorragenden elektrischen Leitfähigkeit auch die Möglichkeit zur gleichzeitigen Nutzung als elektrische Kontaktierung zweier Fügepartner. In vielen Anwendungsszenarien unterliegen Clinchverbindungen jedoch einer zyklischen mechanischen Belastung die zu Ermüdungsschädigungen und verfrühtem Funktionsausfall führen können.

Ziel der vorgestellten Studie ist die Charakterisierung des Ermüdungsverhaltens von stromleitenden Clinchverbindungen bei niedrigen Belastungsamplituden und hoher Lebensdauer. Hierbei stehen zum einen die zyklische mechanische Festigkeit bis in den Bereich sehr hoher Lastwechselzahlen (108 Zyklen) als auch die frühzeitige Registrierung auftretender Schädigungen im Zentrum der Untersuchungen. Zu diesem Zweck werden mechanische Versagenskriterien (Probensteifigkeit) einem elektrischen Versagenskriterium (Verbindungswiderstand) vergleichend gegenübergestellt. Die mechanische Ermüdungsprüfung, speziell im VHCF-Bereich, stellt dabei eine besondere Herausforderung dar. Hierfür wurden eine spezielle Probengeometrie sowie eine Methode zur Prüfung von Clinchverbindungen bei ca. 1000 Hz entwickelt, die eine zeitsparende Möglichkeit zur Charakterisierung der mechanischen und elektrischen Eigenschaften unter uniaxialer Scherbelastung liefert. Begleitende fraktografische und mikrostrukturelle Untersuchungen ermöglichen die Identifikation von Versagensursprüngen. Erste Ergebnisse zeigen Ermüdungsschäden von Clinchverbindungen selbst oberhalb 107 Zyklen und lassen eine Bewertung des Schädigungsfortschrittes anhand des elektrischen Verbindungswiderstands sowie der Resonanzfrequenz zu.