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Sonderausgabe: Fraunhofer-Preise 1997
Thema 3 Schweißen ohne Risse In der Metallbearbeitung ist Laserstrahlschweißen Standard. Doch es gibt Problemfälle: Härtbare Stähle wie Antriebswellen für PKWs bekommen dabei Risse. Ein neues Verfahren ermöglicht das Verschweißen großer Teile aus härtbarem Stahl ohne Qualitätsverlust.
"Der Laser ist wie ein hochgezüchtetes Rennpferd: Wer damit jedoch einen Acker pflügen will, der muß sich etwas einfallen lassen", sagt Prof. Berndt Brenner aus dem Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS in Dresden. Der Acker, den der Ingenieur mit dem Laser bearbeiten will, ist härtbarer Stahl. In der Automobilindustrie werden solche Stähle überall dort eingesetzt, wo hohe Belastungen auftreten - beispielsweise in Antriebswellen. Mit dem Laser lassen sich diese Stähle nicht schweißen, erklärt Prof. Brenner: "Der intensive Lichtstrahl liefert zwar die hohen Energiekonzentrationen, die man zum Schweißen braucht, aber das Material kühlt schnell aus und bekommt Risse." Dem Wissenschaftler ist es jetzt gelungen, eine Methode zur rißfreien Stahlbearbeitung zu entwickeln: das Laser-Induktions-Schweißen. Für diese Innovation wird er mit dem Fraunhofer-Preis 1997 ausgezeichnet. "Durch die Kombination der beiden gut steuer- und automatisierbaren Energiequellen Laser und Induktion ist dem Preisträger eine überzeugende Lösung gelungen", urteilte die Jury. Bei der Induktionstechnik erzeugen stromdurchflossene Spulen ein elektromagnetisches Feld, das im Stahl einen Strom induziert. Durch den ohmschen Widerstand erwärmt sich das Material. Anschließend verschweißt ein Laser die vorgewärmten Flächen, und das Bauteil kühlt langsam aus.
Im Ford Achsen- und Getriebewerk Düren wird die Technik seit Anfang dieses Jahres eingesetzt, um Antriebswellen herzustellen. Die vollautomatische Anlage - die vom süddeutschen Sondermaschinenbauer Arnold in Ravensburg hergestellt wurde - fügt Rohre, Getriebeflansche und Tripoden zusammen. Der Vorwärmprozeß dauert nur Sekunden und wird taktzeitparallel zum Schweißen durchgeführt.
Sogar Stahlbauteile, die bisher nicht geschweißt werden konnten - zum Beispiel massive Rohre aus härtbarem Stahl - können jetzt verbunden werden. Damit eröffnen sich den Designern neue Möglichkeiten. Bei Ford wurden mittlerweile Antriebswellen entwickelt, die steifer und präziser gearbeitet sind als bisherige Wellen und daher ein besseres Geräusch- und Schwingungsverhalten haben.
Ihr Ansprechpartner für weitere Informationen: Prof. Dr. Berndt Brenner Telefon 03 51/25 83-2 07, Telefax 03 51/25 83-3 00 Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS Winterbergstraße 28, D-01277 Dresden email: brenner@iws.fhg.de
Die Fraunhofer-Preise
Seit 1978 verleiht die Fraunhofer-Gesellschaft alljährlich Preise für herausragende wissenschaftliche Leistungen ihrer Mitarbeiter zur Lösung anwendungsnaher Probleme. Entsprechend der Kernkompetenzen der 47 Fraunhofer-Institute können Bewerbungen in folgenden vier Forschungsgebieten eingereicht werden: - Mikroelektronik und Physikalische Technologie - Informationstechnik und Computer-unterstützte Techniken, Produktionsautomatisierung - Werkstoffe und Bauteile, Fertigungstechnologien - Verfahrenstechnik inklusive Biotechnik, Energie- und Bautechnik, Umwelt und Gesundheit Für Arbeiten, die aus fachlichen Gründen nicht in diese Kategorien fallen, ist ein Sonderpreis möglich.
Ein Preiskomitee - bestehend aus vier Mitgliedern der Fraunhofer-Gesellschaft und bis zu vier externen Mitgliedern aus Universitäten, anderen Forschungseinrichtungen oder Industrieunternehmen - entscheidet über die Vergabe von maximal zwei Preisen je Forschungsgebiet. Das Gremium beurteilt die eingereichten Arbeiten, die nicht älter als zwei Jahre sein sollten, nach der Neuartigkeit ihres wissenschaftlich-methodischen Ansatzes, nach dem Erkenntnisfortschritt und nach dem Erfolg bei der Umsetzung in industrielle Anwendungen. Die mit jeweils 10 000 Mark dotierten Preise werden den Gewinnern auf der jährlichen Mitgliederversammlung der Fraunhofer-Gesellschaft vom Präsidenten überreicht.
Criteria of this press release:
Materials sciences, Mechanical engineering
transregional, national
Research projects
German
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