Untersuchungen und Weiterentwicklung stoffschlüssiger Fügeverfahren zum Verbinden von additiv gefertigten Bauteilen

Vorhabenbeschreibung:

Die additive Fertigung (AM) von Bauteilen erfährt einen immensen Innovationsschub und eine steile Entwicklung von einer Prototypen-Technologie hin zu einem Serienverfahren und bildet dabei eine Schlüsseltechnologie im Zusammenhang mit Industrie 4.0 in einer zunehmend individualisierten Produktion. Das hohe Interesse zeigt auch die Verachtfachung des Umsatzes zwischen 2003 und 2014. Diese Entwicklung kann auf die Möglichkeit der hohen geometrischen Gestaltungsfreiheit, die ein vollständig neues Produktdesign zulässt und der Leichtbauweise neue Möglichkeiten bietet, zurückgeführt werden. Einschränkungen bestehen jedoch in der Bauraumgröße und Produktivität was eine wirtschaftliche Fertigung größerer Werkstücke einschränkt. Zur Einbindung in eine Bauteilstruktur sind Fügetechniken gefragt, die die optimierten Bauteile sicher und hochbelastbar einbinden können. Aktuell werden mechanische Fügeverfahren eingesetzt, das unter anderem zu einer Gewichtserhöhung führt. Schmelzschweißverfahren, wie das Laserschweißen haben aufgrund von hohen Wasserstoffgehalten im Grundwerkstoff eine Porenaffinität im Schweißgut. Zur Vermeidung von Poren bieten sich Festphasen-Fügeverfahren an. In diesem Projekt sollen die Verfahren Rührreib- und Orbitalreibschweißen für das Fügen von AM-Komponenten qualifiziert und die Schweißnahteigenschaften charakterisiert werden. Mit der in diesem Projekt erarbeiteten Wissensbasis können kmU aus dem Bereich der AM ihr Produktportfolio hin zu komplex gefügten Strukturen erweitern, da in der aktuellen Literatur keine umfassenden Forschungsergebnisse zum schweißtechnischen Fügen von AM bekannt sind. Die kmU können hierdurch Bauteilstrukturen mit unterschiedlicher Komplexität differenzieren, um weniger komplexe Strukturen mit konventionellen Fertigungsverfahren und komplexe Bereiche mit AM-Verfahren herstellen. Dies ermöglicht Strukturen, deren Eigenschaften anwendungsspezifisch ausgelegt werden können, bei höchster Wirtschaftlichkeit in der Fertigung.