Wechseldehnungsschweißen - Entwicklung einer Fügetechnologie für 3D-Geometrien

Vorhabenbeschreibung:

Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung einer neuen Fügetechnologie für konventionell nicht schweißbare gewölbte 3D-Geometrien, wobei die Energieeinbringung über Dehnungsdissipation erfolgt. Mit diesem neuen Schweißverfahren können Geometrien mit komplexen Nahtstrukturen bei kürzeren Zykluszeiten gegenüber bisher eingesetzten Verfahren gefügt werden. Es soll ein Wechseldehnungsschweißen entwickelt werden, das über wechselnde Dehnbewegung Energie in einen über Konvektion oder Infrarotstrahlung anplastifizierten Schmelzefilm dissipiert und so eine vollständige Schweißnaht ausbildet. Das Verfahren soll experimentell aufgebaut und mathematisch-physikalisch modelliert werden. Es wird ein Versuchsstand entwickelt, um die Dehnfähigkeit von Kunststoffschmelzen aufzunehmen und grundlegende Schweißversuche durchzuführen. Für Hybridschweißungen stehen zwei Vibrationsschweißmaschinen (linear, orbital) zur Verfügung. Die spezifische Vorwärmung muss in die jeweilige Schweißmaschine integriert werden. Es werden die Einflüsse der Material- und Prozessparameter auf die Schweißnaht untersucht und Schweißungen an Platten sowie an einem Probekörper mit umlaufender, geschlossener Schweißnaht durchgeführt. Die Schweißnahtqualität wird sowohl optisch als auch mechanisch untersucht. Es soll geklärt werden, welche Erwärmmethode eine höhere Schweißnahtfestigkeit begünstigt. Die Ergebnisse des Forschungsvorhabens umfassen Prozessparameter für eine stoffschlüssige Verbindung von Geometrien mit hoher Wölbung sowie Gestaltungshinweise und Richtlinien, die höhere Designfreiheiten der Fügenähte und somit der Bauteile durch das Wechseldehnungsschweißen ermöglichen. Die Prozessbeherrschung eines neuen Schweißverfahrens mit erhöhten geometrischen Möglichkeiten, wie z.B. hohen Versatzwinkeln, verschafft den Unternehmen ein Alleinstellungsmerkmal. Zudem werden Wettbewerbsvorteile für KMU u.a. erzielt durch eine Kostenreduktion, die auf einer Reduzierung der Zykluszeit beruht.