Fügetechnik und Additive Fertigung
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Aufgaben / Fachliche Schwerpunkte |
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Besondere Einrichtungen |
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Ansprechpartner |
Die Abteilung 57 Fügetechnik und Additive Fertigung ist in folgende Referate gegliedert:
- Referat 571 Additive Fertigung
- Referat 572 Fügeverfahren
- Referat 573 Spannungsanalyse und Eigenspannungen
Als Abteilung Fügetechnik und Additive Fertigung betrachten wir sowohl Füge- und Schweißverfahren als auch die Additive Fertigung als Dreiklang aus Prozesstechnik, Werkstoffzustand und der resultierenden Festigkeitseigenschaften.
In experimentellen Untersuchungen sowie numerischen Prozesssimulationen wird daher der Einfluss der Prozessparameter auf das entstehende Gefüge, die Ausbildung der Geometrie und letztendlich der mechanischen Eigenschaften untersucht.
Für experimentelle Untersuchen fertigungs- und verfahrenstechnischer Fragestellungen steht ein umfangreich ausgestattetes Schweißlabor zur Verfügung. Neben der experimentellen Untersuchungen von Prozessgrenzen und der Ermittlung stabiler Prozessparameter für bestehende Fügeprozesse entwickeln wir neue Prozesse und Prozessabwandlungen insbesondere zum Fügen unterschiedlicher Werkstoffe.
Für mehre Schweißprozesse werden kontinuumsmechanische Simulationsmodelle entwickelt, die auch komplexes Werkstoffverhalten wie z.B. temperatur-, und dehnratenabhängige Verfestigung durch eigene Materialmodelle berücksichtigen. Darüber hinaus kann mit einer eigens implementierten sequentiellen Kopplungsmethode die thermisch-mechanisch-elektrische Wechselwirkung z.B. beim Widerstandspunktschweißen berücksichtigt werden.
Bei Fügeprozessen und der Additiven Fertigung treten üblicherweise hohe Temperaturgradienten auf, in deren Folge sich komplexe Eigenspannungszustände ausbilden können. Die Eigenspannungen überlagern sich den Betriebsbeanspruchungen und verringern daher oftmals die Schwingfestigkeit von Fügeverbindungen oder additiv hergestellten Bauteilen erheblich.
Mit der experimentellen Spannungsanalyse lassen sich zum einen Eigenspannungen an Schweißverbindungen und Großbauteilen ermitteln als auch Beanspruchungen beim Betrieb eines Bauteils oder einer Komponente.
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| Eigenspannungsermittlung an Gussteilen vor Ort |
| Aufgaben / Fachliche Schwerpunkte |
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| Forschung |
- Kontinuumsmechanische Simulation des Widerstandspunktschweißens
- Modellierung des Rührreibschweißprozesses
- Numerische Simulationsmethoden für die Additive Fertigung
- Optimierung des Rührreibschweißprozesses für Aluminium-Stahl-Verbindungen
- Methodenentwicklung für die Auswahl von Fügeverfahren für Multimaterialleichtbau
- Wechselwirkung von Fügeverfahren und Wärmebehandlung
- Untersuchung und Bewertung additiv gefertigter Proben und Bauteile
| Entwicklung |
- Entwicklung neuer Fügekonfigurationen für Mischverbindungen
- Entwicklung von Werkstoffmodellen für die Simulation von Schweißprozessen
- Entwicklung von neuen Verfahren zur Bestimmung von Eigenspannungen
- Entwicklung von Kraftaufnehmern für besondere Einsatzbedingungen
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| Gegenüberstellung numerisch (oben) sowie experimentell (unten) bestimmter Härte nach Vickers (HV0,1) einer Punktschweißverbindung |
Gegenüberstellung von Schweißlinse, Wärmeeinfluss- zone (oberhalb Ac1-Temperatur) sowie Erweichungs- zone (unterhalb Ac1-Temperatur) aus numerischer Berechnung und Versuch für Probe MB003 |
| Untersuchungen / Analysen / Begutachtungen |
- Durchführen von Musterschweißungen
- Fügetechnische Beratung
- Vor Ort-Support, Nachstellen von Prozessproblemen im Labor und Fehleranalyse
- Messen von Prozessgrößen Strom, Spannung, Kraft, Verschiebung, Temperatur, …
- Messen von Übergangswiderständen und elektrischen Stoffwiderstände n
- Messung von Eigenspannungen
- Applizieren von Dehnmessstreifen und Ausbilden von Bauteilen zu Kraftmessgliedern
- Optische Dehunungsmessung
- Physikalische Simulation von schweißtypischer Gefügeausbildung
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| Mit DMS applizierte Schraube zur Ausbildung zum Kraftmessglied |
| Mitarbeit in Ausschüssen |
- DVS Fachausschuss 5 Sonderschweißverfahren
- DVS Fachausschuss 4 Widerstandsschweißen
- DVS Arbeitsgruppe V11.2 Rührreibschweißen
- DVS Arbeitsgruppe V3.2 Punkt-, Buckel- und Rollnahtschweißen
| Ausbildung von Studenten |
- Mitarbeiter der Abteilung verantworten die Vorlesung Fügetechnik und wirken in weiteren Vorlesungen mit
- Angebote von experimentellen, numerischen und theoretischen Abschluss- und Studienarbeiten auf unseren Kerngebieten Fügetechnik, Additive Fertigung und Spannungsanalyse
- Betreuung von Masterarbeiten in Industrieunternehmen in Absprache bzw. in Kooperation mit dem IMWF
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| Bohloch an Schnittteil: Kombination von Bohrloch- und Zerlegemethode zur Messung der Eigen-spannungen an innenliegenden Messpossitionen |
Experimenteller Vergleich unterschiedlicher Methoden zur Eigenspannungsmessung |
- Rührreibschweißanlage
- Widerstandsschweißanlagen zum Punkt- und Buckelschweißen
- Ultraschallschweißanlagen
- Gleeble (Anlage zur thermomechanischen, physikalischen Gefügesimulation)
- Div. Universalprüfmaschinen z.B. für Zug, Druck- und Biegeprüfungen
| Weitere Informationen |
| Ansprechpartner |
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Sekretariat |
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Abteilungsleitung |
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Herr Dipl.-Ing. F. Schreyer |
++49 (0)711/685-63033 |
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Referate |
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Fügeverfahren |
Herr Dipl.-Ing. F. Schreyer |
++49 (0)711/685-63033 |
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Spannungsanalyse - Eigenspannungen |
Herr Dipl.-Ing. A. Schlüter |
++49 (0)711/685-62593 |