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"Hochleistungstechnik für Hybridstrukturen" ist eine Forschergruppe benannt, die im Februar 2003 von der Deutschen Forschungsgemeinschaft eingerichtet wurde. Der Name ist zugleich Programm: Es geht darum, wie unterschiedliche Materialien trotz technischer Schwierigkeiten zuverlässig zusammengefügt werden können. Zu den sechs deutschen Einrichtungen, die sich an den Forschungen beteiligen, zählt der Lehrstuhl für Fertigungstechnologie der Universität Erlangen-Nürnberg. Die Funktion des Sprechers, die Geschäftsführung und die Koordination sind in Hannover angesiedelt.
Mit einem Teilprojekt unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. mult. Dr. h.c. Manfred Geiger und Dr.-Ing. Marion Merklein hat sich der Lehrstuhl für Fertigungstechnologie (LFT) der Gruppe angeschlossen, die außerdem vom Bremer Institut für angewandte Strahltechnik, dem Institut für Schweißtechnische Fertigungsverfahren der RWTH Aachen, dem Institut für Werkstoffkunde der Universität Hannover, dem Laser Zentrum Hannover und dem Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik der Universität Paderborn getragen wird. Die Initiatoren haben die Forschungsarbeiten auf sechs Jahre angesetzt; bewilligt sind zunächst drei Jahre.
Im Fahrzeug- und Flugzeugbau wie in vielen anderen Bereichen der Industrie sorgen Leichtbaukonzepte für den schonenden Umgang mit Ressourcen, ohne dass sicherheitstechnische Anforderungen vernachlässigt werden. Nachdem das "Tailoring", also das Verbinden artgleicher, metallischer Werkstoffe mit unterschiedlichen Materialstärken, im industriellen Einsatz etabliert ist, sind "Tailored Hybrids" (Hybridstrukturen) das nächste Ziel. Dabei werden nicht artgleiche Werkstoffe, z.B. Stahl und Aluminium, miteinander verbunden. Solche Kombinationen waren bisher wegen fügetechnischer Hindernisse, etwa der geringen Schweißeignung oder stark unterschiedlicher Schmelztemperaturen, nicht möglich. Die neue Forschergruppe soll das Anwendungspotenzial von Tailored Hybrids abstecken und klären, inwiefern Hochleistungsfügeverfahren zur Herstellung von Hybridstrukturen geeignet sind.
Verrührte Blechränder
Das LFT-Teilprojekt "Innhochdruck-Umformen reibrührgeschweißter Hybridstrukturen aus Stahl und Aluminium" befasst sich mit einem Verfahren, das 1991 patentiert wurde und damit vergleichsweise neu ist. Das Prinzip des Reibrührschweißens beruht darauf, dass ein rotierender Stift mit einer Schulter an der Fügestelle zwischen den zu verbindenden Materialien entlanggeführt wird. Die Reibung zwischen der Werkzeugschulter und dem Blech erwärmt den Blechwerkstoff bis unterhalb der Schmelztemperatur. Ein Teil der erwärmten Zone wird durch die Rotation des Stiftes, dessen Durchmesser wesentlich kleiner ist als der Außendurchmesser der Schulter, verrührt, so dass sich die Bleche am auslaufenden Ende des Werkzeuges verbinden.
Die so gefertigten, planaren Hybridstrukturen werden mit Hilfe des Innenhochdruck-Umformens zu dreidimensionalen Demonstratorbauteilen geformt. Dieses Umformverfahren, auch Fluidumformen genannt, wird in der Industrie bereits verwendet, beispielsweise, um aus geraden Rohren einen komplex gebogenen Abgaskrümmer zu produzieren. Für die wirkmedienbasierte Umformung von Einzel- und Doppelblechen besteht hingegen noch starker Forschungsbedarf. Hybridstrukturen komplizieren den Umformprozess zusätzlich um ein Vielfaches. Anhand eines Demonstrators soll das Potenzial von Tailored Hybrids hinsichtlich des Leichtbaus und der Struktursteifigkeit aufgezeigt werden; letzteres entscheidet z.B. darüber, wie sich die Blechteile eines Kraftfahrzeugs beim Aufprall verformen.
Weitere Informationen:
Dr. Marion Merklein
Tel.: 09131/85 -27961
merklein@lft.uni-erlangen.de
Dipl.-Ing. Artur Giera
Tel.: 09131/85 -28309
gi@lft.uni-erlangen.de
Das Prinzip des Reibrührschweißens in der Simulation.
None
Criteria of this press release:
Mechanical engineering
transregional, national
Research projects
German
Das Prinzip des Reibrührschweißens in der Simulation.
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