Entwicklung einer prozessmomentbasierten Temperaturregelung für das Rührreibschweißen (MobaReg)

Vorhabenbeschreibung:

Forschungsziel Die Nahteigenschaften beim Rührreibschweißen werden maßgeblich von der Schweißtemperatur bestimmt, die sowohl von den Prozessparametern als auch von den Wärmeleitungseigenschaften der Fügepartner abhängt. Eine gleichbleibende Schweißtemperatur und infolgedessen eine gleichbleibenden Nahtqualität ist an Realbauteilen nicht gewährleistet. Der Grund dafür sind die veränderlichen thermischen Randbedingungen an Realbauteilen, die bei einer Prozessführung mit konstanten Schweißparametern bspw. Wärmestaus auslösen. Ein Lösungsansatz zur Sicherstellung einer gleichbleibenden Nahtqualität ist der Einsatz einer Regelung, welche die Schweißtemperatur konstant hält. Die Herausforderung dabei ist die Messung der Schweißtemperatur. Bisher erfordert diese den Einsatz von teuren und empfindlichen Sonderwerkzeugen. Bei Voruntersuchungen am iwb konnte ein Zusammenhang des Prozessmoments und der Schweißtemperatur beobachtet werden. Das Ziel des Forschungsvorhabens besteht darin, diesen Zusammenhang mathematisch zu beschreiben und zur Schweißtemperaturregelung zu verwenden. Dies vereinfacht die Anwendung der Regelung, da keine direkte Temperaturmessung im Werkzeug notwendig ist und infolgedessen keine teuren Sonderwerkzeuge mehr benötigt werden. Diese Regelung wird an einer Versuchsanalage umgesetzt und validiert. Ergebnisse und Nutzen für KMU Durch die prozessmomentbasierte Temperaturregelung wird die Schweißtemperatur konstant gehalten und daher gleichbleibende Nahteigenschaften sichergestellt. Die aufwendige Parameterbestimmung des Prozesses vereinfacht sich, weil die werkstoffabhängige Schweißtemperatur unabhängig von der Bauteilgeometrie und somit universell übertragbar ist. Durch den Einsatz der Regelung erhöht sich die Wettbewerbsfähigkeit v. a. von Unternehmen, die Kleinserien mit geringen Stückzahlen herstellen, sowie Herstellern von FSW-Anlagen. Diese Unternehmen zählen zum Lohnfertiger- und Zulieferbereich und sind bis auf wenige Ausnahmen KMU.