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Hybrides Fügen von Multimaterialsystemen für Kraftfahrzeuge

In einem neuen Forschungsprojekt befassen sich Wissenschaftler mit dem Thema Hybrides Fügen von Multimaterialsystemen für Kraftfahrzeuge. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung einer neuen Fügetechnologie zur Herstellung von Karosseriekomponenten für Kraftfahrzeuge aus verschiedenen Werkstoffen durch den Einsatz von thermischer Energie in Form von Laserstrahlung und magnetischer Induktion. An dieser Thematik gearbeitet wird im Bereich Fertigungstechnik / Tribologie des Fachbereichs Informatik/ Elektrotechnik/ Maschinenbau der Hochschule Lausitz (FH) in Senftenberg.

Im Zentrum des Interesses stünden im Crashfall hochbelastete Karosserieelemente, wie die B-Säule, Stoßfängermodule sowie der Türeinstieg, die Verbindung von Seitenteilen und Dachelementen. Hier müssten hochfeste, bisher nur bedingt schweißbare Stähle mit konventionellen Stählen und Leichtmetallen (beispielsweise DX 53; AA 6016; AZ91) gefügt werden, so die Hochschule.

Es seien Verbindungszonen mit gradiertem Eigenschaftsübergang zwischen den unterschiedlichen Fügepartnern durch gezielte Nutzung der Legierungselemente, der Verbindungspartner im Bulk und in einer etwaigen Beschichtung zu schaffen. Zusätzlich sollen niedrig schmelzende und zugleich ausreichend feste Zusatzwerkstoffe auf Aluminium-, Magnesium-, Zink-, oder Zinn-Basis entwickelt werden, heißt es aus Lausitz. Als Energiequelle werde dabei auf Laserstrahlung und fallweise auf ergänzende Induktionserwärmung zurückgegriffen. In der letzten Entwicklungsstufe sei mit Blick auf Leichtbau, Schwingungsdämpfung und Energieabsorbtion an aufgeschäumte Metallzusätze in der Verbindungszone gedacht. Die im Labormaßstab entwickelten gradierten Verbindungszonen sollen in einem aus neuesten Karosserie-Werkstoffen erzeugten und berechneten Funktionsmuster derart zusammenfassend dargestellt werden, dass eine zeitnahe Übertragung der Ergebnisse in Multimaterialsysteme der Verkehrstechnik real ist und einer schnellen Verwertung zugeführt werden kann.

In diesem Projekt soll der Schwerpunkt auf die Gradierung der Eigenschaften in der Fügezone gelegt werden. Dadurch soll ein zusätzliches Konstruktionselement für den Leichtbau entstehen. Die Verbindung werde die Differenzen der physikalischen Grundwerkstoffeigenschaften ausgleichen. Die Gradierung der Eigenschaften führe zu dynamisch belastbaren Verbindungen. Die bewusste Ausnutzung von Diffusion und aufschäumenden Zusatzwerkstoffen bei begrenzter thermischer Energiezufuhr und somit der Erhalt der Grundwerkstoffeigenschaften bei der Erzeugung geschlossener Profile liefern in zukünftigen Konstruktionen wesentliche Akzente zum Leichtbau. Die werkstofftechnischen und berechnungsrelevanten Voraussetzungen werden im Vorhaben erarbeitet, erläutert die Hochschule.

Im Konsortium seien zudem alle für die Themenbearbeitung notwendigen Kompetenzen vertreten, beginnend beim Hersteller höher fester Grundwerkstoffe, über die Zusatzwerkstoffproduktion und die Anwender bis hin zum Hersteller von Induktionsanlagen. Die Kombination von fügetechnischer und werkstoffwissenschaftlicher Kompetenz auf der Forschungsseite sei die beste Voraussetzung dafür, die Zielstellungen und eine Verallgemeinerung der Ergebnisse auf hohem Niveau zu erreichen, betont die Hochschule.

Genehmigt wurde dem Forscherteam unter Leitung von Professor Dr. Ralf Winkelmann das Projekt vom Bundesministerium für Bildung und Forschung/ Projektträger Jülich. Das Projekt läuft vom 1. April 2011 bis zum 31. März 2014. Projektpartner sind das Drahtwerk Elisental W. Erdmann, VW, Thyssen Krupp Steel, Waldaschaff Automotive, Steremat Elektrowärme, Grillo Werk, Ruhr-Universität Bochum, BIAS.
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