Mechanismen der Kapillar- und Nahtformung beim Laser- und Elektronenstrahlschweißen (Capillary Twins)

• Antragsteller: Dr.-Ing. Christian Hagenlocher; Dr.-Ing. Simon Olschok
• Fachliche Zuordnung: Fügetechnik und Trenntechnik
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 571456669

Ziel des Forschungsvorhabens ist ein Erkenntnisgewinn in Bezug auf die Mechanismen der Kapillarbildung und deren Einfluss auf die entstehenden Schweißnähte beim Laserstrahlschweißen (LBW) und Elektronenstrahlschweißen (EBW). Der Fokus liegt dabei auf der Untersuchung der Vergleichbarkeit der beiden Verfahren miteinander, beginnend mit der Ähnlichkeit von Schweiß-nähten bei identischen Parametern und daraus abgeleitet eine Vergleichbarkeit der Kapillaren. Die in-situ Erfassung der Kapillargeometrie der beiden unterschiedlichen Verfahren erfolgt zum einen über das Röntgeneigenleuchten beim EBW und zum anderen über eine Durchstrahlungs-prüfung beim LBW. Die Optimierung der Messtechnik zur präziseren Aufnahme der Kapillargeometrie bilden die Grundlage zur Steigerung des Prozessverständnisses. Auf Basis der Erkenntnisse zu Vergleichbarkeit der Kapillaren und Schweißnähte erfolgt eine Überprüfung der bestehenden Modelle der Mechanismen des Energietransports innerhalb der Kapillaren für beide Strahlschweißverfahren. Daraus leiten sich Erkenntnisse zur Übertragbarkeit von Prozessparametern zwischen den Verfahren ab: Es ist zu untersuchen, ob es beim EBW zum Energietransport von der Kapillarfront auf die Kapillarrückwand kommt und wie hoch beim LBW der Einfluss der Mehrfachreflexion bei der Kapillarausbildung ist. Der Vergleich von Energietransport und Mehrfachreflexion erfolgt an unterschiedlichen Werkstoffen, deren Variation der optischen und physikalischen Eigenschaften es ermöglicht, die Theorien zur Kapillarformung zu validieren und anzupassen. Durch entsprechende Experimente und Analysen soll ein umfassenderes Verständnis der Prozesse erlangt werden, um die Schweißnahtqualität signifikant zu verbessern und das volle Potenzial der beiden Strahlschweißverfahren auszuschöpfen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen