Die zunehmende Elektrifizierung sowie der anhaltende Trend zum Leichtbau in der Automobilindustrie erfordern die Weiterentwicklung leistungsfähiger Fügetechnologien. Hybrid Friction Eutectic Bonding (HFEB) stellt hierbei eine vielversprechende Alternative zu konventionellen Verfahren wie dem Widerstandspunktschweißen dar. Beim Fügen von Aluminium-Kupfer-Mischverbindungen bietet HFEB aufgrund der vergleichsweise geringen Prozesstemperaturen Vorteile hinsichtlich reduzierter Porenbildung und minimierter Ausbildung intermetallischer Phasen. Demgegenüber steht jedoch die prozessspezifische Herausforderung einer geeigneten Parameterauslegung bei skalierten Werkzeuggeometrien für variierende Fügeaufgaben. Eine Überschätzung der erforderlichen Fügekraft führt hierbei zu überhöhten thermischen und mechanischen Belastungen der Fügepartner, wodurch insbesondere das Prozessfenster für dünnwandige Fügeteile signifikant eingeschränkt wird.

Diesem Ansatz liegt zugrunde, dass eine lineare sowie durchmesserabhängige Skalierung des Werkzeugs eine nichtlineare Anpassung des Wärmeeintrags erfordert, um die eutektische Reaktionstemperatur in der Fügezone sicherzustellen. Ziel ist die Entwicklung einer Methodik zur Bestimmung geeigneter Prozesseinstellungen für Fügekraft und Werkzeugdrehzahl beim Fügen von Kupfer CW004A und Aluminium AW-1050A in Überlappkonfiguration. Hierzu werden thermische Simulationen eingesetzt, wobei der Energieeintrag durch das Werkzeug sowie die Wärmeableitung im Fügesystem berücksichtigt wird. Auf Grundlage experimentell validierter Parameter wurden die resultierenden Fügezonentemperaturen erfasst. Die Verbindungsqualität wurde durch metallographische Untersuchungen und Scherzugprüfungen bewertet. Zur Bestimmung der temperaturabhängigen Reibwerte kommen unterschiedliche Modellierungsansätze zur Anwendung.