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Leichtbau durch Fügen

19.01.1999 - (idw) Technische Universität Clausthal

Das Institut für Schweißtechnik und Trennende Fertigungsverfahren der TU Clausthal (Professor Dr.-Ing. Ulrich Draugelates) stellt auf der diesjährigen HANNOVER-MESSE vom 19. - 24. April (Halle 18, 1. Stock,Gemeinschaftsstand niedersächsischer Hochschulen) Forschungsergebnisse zur Fügetechnik und derem Einfluß auf das Umformverhalten bei hochfesten Feinblechen (Tailored Blanks) vor. So wurden für Mg-Legierungen die Verfahren des Laserstrahlschweißens und des Reißschweißens entwickelt. In Zusammenarbeit mit Anlagen- und Werkstoffherstellern werden Schweißprozesse optimiert. Das Institut besitzt Erfahrung auf den Gebieten Nd:YAG Hochleistungslaserschweißen, Quetschnaht- und Widerstandsschweißen, den Lichtbogenverfahren und dem Plasmalöten. Aber auch Sonderverfahren (z.B. Elektronenstrahl an Atmosphäre, Hochfrequenzschweißen) und Schweißfolgeprozesse werden grundlegend untersucht und anwendungsbezogen optimiert.


Abb. 1: Träger in der ULSAB-Karosserie (Tailored Blank)
Abb. 2: Reibschweißen von Magnesium Hochfeste und hochumformbare Feinbleche
Feinbleche leisten als maßgeschneiderte High-Tech-Halbzeuge einen Beitrag zur Gewichtsreduzierung und Fahrzeugsicherheit. Geschweißte Platinen (Tailored Blanks) werden hinsichtlich der Blechdicke, -qualität und -oberfläche optimiert und zu Bauteilen mit beanspruchungsgerechten Eigenschaften hinsichtlich Festigkeit, Steifigkeit, Crashverhalten und Korrosionsbeständigkeit umgeformt. Mit einer Gewichtseinsparung von 25% bei 80% höherer Steifigkeit wurde dies durch den "Ultra Light Steel Auto Body = ULSAB" der internationalen Stahlindustrie eindrucksvoll demonstriert. Um hierauf aufbauend weitere Möglichkeiten zum Leichtbau zu erkennen und konsequent zu nutzen, muß insbesondere die Fügetechnik für neue Werkstoffe hinsichtlich der Umformbarkeit untersucht werden. Aber auch die Randbedingungen größtmöglicher Produktivität in der Fertigung erhöhen die Anforderungen hinsichtlich der Beherrschung der Fügeprozesse um ein vielfaches.

Abb. 1: Träger in der ULSAB-Karosserie (Tailored Blank)

Magnesiumtechnologie
Magnesium bietet als Konstruktionswerkstoff mit der niedrigsten Dichte ein enormes Leichtbaupotential. Neben der Weiterentwicklung der Mg-Legierungen und der dazugehörigen Verarbeitungstechnik kommt der Entwicklung einer werkstoffspezifischen Fügetechnik eine Schlüsselrolle zu. In Zusammenarbeit mit der Industrie werden neue Leichtbaukonzepte durch den Einsatz des Laserstrahlschweißen und des Reibschweißens entwickelt.

Abb. 2: Reibschweißen von Magnesium

Prozeß- und Prüftechnik
Für das Schweißen von neuartigen hochfesten und hochumformbaren Feinblechen aus Stahl und von Aluminium- und Magnesiumlegierungen liegen nur wenige Erfahrungen zum genauen Werkstoffverhalten vor. In Zusammenarbeit mit Anlagen- und Werkstoffherstellern sowie industriellen Anwendern werden Schweißprozesse untersucht und optimiert, neue Meßverfahren erprobt sowie Berechnungs- und Werkstoffmodelle entwickelt. Die am Institut behandelten Standardschweißverfahren umfassen das Nd:YAG-Hochleistungslaserschweißen, das Quetschnaht- und Widerstandsschweißen, die Lichtbogenverfahren und das Plasmalöten. Aber auch Sonderverfahren (z. B. Elektronenstrahl an Atmosphäre, Hochfrequenzschweißen) und die Berücksichtigung der Schweißfolgeprozesse werden grundlegend untersucht und anwendungsbezogen optimiert.


Die Laser-Speckle-Interferiometrie ist ein optisches Meßverfahren, das mobil, berührungslos und hochauflösend die Eigenschaftsgradienten von Schweißnähten in Form von lokalen Spannungs- und Dehnungsfeldmessungen erfassen kann. Dieses Prüfverfahren ermöglicht die Gewinnung neuer Kennwerte und stellt eine für die Werkstoff-, Automobil- und Maschinenindustrie interessante Methode dar.

Die ausgestellten Exponate aus Feinblech und Magnesium verdeutlichen das Leichtbaupotential durch Fügen und weisen auf die zunehmend enge Verknüpfung zwischen universitärer Grundlagenforschung und industrieller Forschung und Entwicklung hin.

Weitere Informationen:
Technische Universität Clausthal
Institut für Schweißtechnik und Trennende Fertigungsverfahren
Prof. Dr.-Ing. U. Draugelates
Agricolastraße 2, 38678 Clausthal-Zellerfeld
Telefon: (05323) 72-2503
Telefax: (05323) 72-3198

Bildmaterial auch in hoher druckfähiger Auflösung vorhanden als tif-Datei.
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