Simulationstechnik optimiert Schweißverfahren - wissenschaft.de
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Simulationstechnik optimiert Schweißverfahren

Wissenschaftler des Fraunhofer Instituts wollen eine Simulations- und Analysetechnik entwickeln, mit dem der gesamte Prozess des industriellen Schweißens berechnet werden kann. Das Verfahren soll sämtliche Einflussfaktoren vom Werkstoff über die Fertigung bis hin zur Funktionsabsicherung im Einsatz der jeweiligen Bauteile berücksichtigen und letztlich helfen, Kosten zu senken, Entwicklungszeiten zu verkürzen sowie Energie und Ressourcen massiv einzusparen.

Die Schweißtechnik gehört zu den wichtigsten Fügetechniken im Leichtbau, einem der großen Hoffnungsträger, um die Forderungen nach einer Reduzierung des Energie- und Ressourcen-Verbrauchs langfristig erfüllen zu können. Die konsequente Umsetzung beruht jedoch nicht nur auf dem Einsatz neuartiger und leichterer Werkstoffe. Vielmehr müssen der jeweilige Werkstoff, Konstruktion und Fertigungsverfahren gezielt kombiniert werden.

Schweißverfahren sind von unerwünschten Nebeneffekten begleitet: Durch die großen Temperaturunterschiede in der unmittelbaren Umgebung der Schweißstelle können Eigenspannungen kaum vermieden werden, das Material verzieht sich, Lebensdauer und Funktionalität werden beeinträchtigt. Sehr starker Verzug kann darüber hinaus vor allem bei dünnwandigen Leichtbauteilen das Zusammensetzen der einzelnen Bauteile extrem erschweren. Die Qualität geschweißter Leichtbau-Komponenten hängt somit auch davon ab, inwieweit fertigungsbedingte Verzüge und Eigenspannungen gezielt kontrolliert werden können.

Heutiger Stand der Technik ist es, vor, während und nach dem Schweißen das Material so zu beeinflussen, dass Verzüge und Eigenspannungen ausgeglichen werden. Solche Maßnahmen sind jedoch nur in begrenztem Umfang wirksam, können die Fertigung erheblich verteuern und beruhen nahezu ausschließlich auf individuellen praktischen Erfahrungen des Herstellers. Hier sollen numerische Simulationen ansetzen. Damit könnten beispielsweise Gefügeentwicklung, Verzug und Eigenspannungen während und nach dem Schweißen bestimmt werden. Schweißtechnische Fertigungsabläufe ließen sich damit bereits in einer sehr frühen Entwicklungsphase des Produkts so optimieren, dass aufwändige Nachbehandlungen vermeidbar wären.

pte
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