FOR 505:  Hochleistungsfügetechnik für Hybridstrukturen

• Fachliche Zuordnung: Maschinenbau und Produktionstechnik
• Förderung: Förderung von 2003 bis 2010
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5470189

Um beliebigen Strukturbauteilen als Elementen von Sicherheitszellen z.B. in Automobilkarosserien, Schienenfahrzeugen oder Luftfahrzeugrümpfen ihrem Einsatzzweck entsprechend optimale mechanische Eigenschaften bei gleichzeitig geringem Gewicht zu verleihen, empfehlen sich Werkstoffverbunde, in denen die jeweiligen spezifischen Eigenschaften entsprechender Werkstoffe in höchstem Maße ausgenutzt werden. Diesbezüglich ist jedoch ein Bedarf an der Qualifizierung entsprechender Hochleistungsfügetechnologien zur Realisierung stoffschlüssiger Hybridverbindungen aus nicht artgleichen Werkstoffen vorhanden. Der Forschungsbedarf leitet sich insbesondere aus Problemfeldern wie z.B. stark unterschiedlichen Schmelztemperaturen der Fügepartner oder der Bildung spröder intermetallischer Phasen ab.Im Rahmen der Forschergruppe sollen wissenschaftliche Grundlagenarbeiten durchgeführt werden, um Hochleistungsfügeverfahren zu qualifizieren, die das Fügen von nicht artgleichen Werkstoffkombinationen im Sinne des Multi Material Designs ermöglichen. Neben einer hohen Prozesssicherheit der zum Einsatz kommenden Verfahren sind vor allem die mechanisch-technologischen Eigenschaften der Verbindungen von Interesse. Im Hinblick auf die Möglichkeiten der Weiterverarbeitung gilt es, ausreichende Umformbarkeit zu gewährleisten. Ein anwendungsspezifisches Energieabsorptionsvermögen umgeformter Tailored Hybrid Blanks bei der ungewollten Verformung im Crashfall muss mitberücksichtigt werden. Darüber hinaus wird in weiterführenden Untersuchungen die Dauerfestigkeit von Hybridverbindungen geprüft sowie das Alterungsverhalten charakterisiert.Als zu untersuchende Werkstoffe kommen zunächst neben Stählen unterschiedlicher Festigkeitsklassen Leichtmetalllegierungen auf Aluminium- und Magnesiumbasis zum Einsatz. Prozesstechnisch werden bestehende Hochleistungsfügeverfahren wie das Laser-, Elektronenstrahl- und Lichtbogenfügen sowie das Reibrührschweißen so modifiziert und den werkstoffspezifischen Eigenschaften der Fügepartner angepasst, dass stoffschlüssige Verbindungen mit entsprechend der Weiterverarbeitung angepassten Eigenschaften entstehen. Beim Fügen in der flüssigen Phase kommt der Metallurgie der Fügezone besondere Bedeutung zu. Die Klebeverfahren und mechanischen Verbindungstechniken stellen daher eine hervorragende Ergänzung zu den genannten thermischen Fügeverfahren dar und setzen vor allem dort an, wo Schweiß- und Lötverfahren an ihre metallurgisch bedingten Grenzen stoßen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen

Projekte

• Erarbeitung konstruktiver und fertigungstechnischer Grundlagen zur Herstellung sicherheitsrelevanter Bauteilkomponenten aus nicht artgleichen Werkstoffen mittels Kleben und mechanischer Fügeverfahren (Antragsteller Hahn, Ortwin )
• Erzeugung stoffschlüssiger Hybridverbindungen mit Lichtbogen-Fügeverfahren (Antragsteller Reisgen, Uwe )
• Herstellung umformfähiger Tailored Hybrid Blanks aus Leichtbauwerkstoffen mittels Laserstrahllöten mit Zusatzwerkstoff (Antragsteller Ostendorf, Andreas )
• Herstellung von Aluminium-Stahl-Mischverbindungen durch Einsatz von Laser- und/oder Plasmastrahlen (Mikrostruktur und Festigkeit) (Antragsteller Vollertsen, Frank )
• Innenhochdruck-Umformen reibrührgeschweißter Hybridstrukturen aus Stahl und Aluminium (Antragstellerin Merklein, Marion )
• Nonvakuum-Elektronenstrahlfügen nicht artgleicher metallischer Werkstoffe (Antragsteller Bach, Friedrich-Wilhelm )

• Sprecher: Professor Dr.-Ing. Friedrich-Wilhelm Bach (†)