Beteiligung
an neuer DFG-Forschergruppe “Tailored Hybrids”
Verlässliche Fügungen für widerstrebende
Partner
“Hochleistungstechnik für Hybridstrukturen” ist
eine Forschergruppe benannt, die im Februar 2003 von der Deutschen
Forschungs-gemeinschaft eingerichtet wurde. Der Name ist zugleich
Programm: Es geht darum, wie unterschiedliche Materialien trotz
technischer Schwierigkeiten zuverlässig zusammengefügt
werden können. Zu den sechs deutschen Einrichtungen, die sich
an den Forschungen be-teiligen, zählt der Lehrstuhl
für Fertigungstechnologie der Universität Erlangen-Nürnberg.
Die Funktion des Sprechers, die Geschäftsführung und die
Koordination sind in Hannover angesiedelt.
Mit einem Teilprojekt unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing.
E.h. mult. Dr. h.c. Manfred Geiger und Dr.-Ing. Marion Merklein
hat sich der Lehrstuhl für Fertigungstechnologie (LFT) der
Gruppe angeschlossen, die außerdem vom Bremer
Institut für angewandte Strahltechnik, dem Institut
für Schweißtechnische Fertigungsverfahren der RWTH
Aachen, dem Institut für Werkstoffkunde der Universität
Hannover, dem Laser
Zentrum Hannover und dem Laboratorium
für Werkstoff- und Fügetechnik der Universität
Paderborn getragen wird. Die Initiatoren haben die Forschungsarbeiten
auf sechs Jahre angesetzt; bewilligt sind zunächst drei Jahre.
Im Fahrzeug- und Flugzeugbau wie in vielen anderen Bereichen der
Industrie sorgen Leichtbaukonzepte für den schonenden Umgang
mit Ressourcen, ohne dass sicherheitstechnische Anforderungen vernachlässigt
werden. Nachdem das "Tailoring", also das Verbinden artgleicher,
metallischer Werkstoffe mit unterschiedlichen Materialstärken,
im industriellen Einsatz etabliert ist, sind "Tailored Hybrids"
(Hybridstrukturen) das nächste Ziel. Dabei werden nicht artgleiche
Werkstoffe, z.B. Stahl und Aluminium, miteinander verbunden. Solche
Kombinationen waren bisher wegen fügetechnischer Hindernisse,
etwa der geringen Schweißeignung oder stark unterschiedlicher
Schmelztemperaturen, nicht möglich. Die neue Forschergruppe
soll das Anwendungspotenzial von Tailored Hybrids abstecken und
klären, inwiefern Hochleistungsfügeverfahren zur Herstellung
von Hybridstrukturen geeignet sind.
Verrührte Blechränder
Das LFT-Teilprojekt "Innhochdruck-Umformen reibrührgeschweißter
Hybridstrukturen aus Stahl und Aluminium" befasst sich mit
einem Verfahren, das 1991 patentiert wurde und damit vergleichsweise
neu ist. Das Prinzip des Reibrührschweißens beruht darauf,
dass ein rotierender Stift mit einer Schulter an der Fügestelle
zwischen den zu verbindenden Materialien entlanggeführt wird.
Die Reibung zwischen der Werkzeugschulter und dem Blech erwärmt
den Blechwerkstoff bis unterhalb der Schmelztemperatur. Ein Teil
der erwärmten Zone wird durch die Rotation des Stiftes, dessen
Durchmesser wesentlich kleiner ist als der Außendurchmesser
der Schulter, verrührt, so dass sich die Bleche am auslaufenden
Ende des Werkzeuges verbinden.
Die so gefertigten, planaren Hybridstrukturen werden mit Hilfe
des Innenhochdruck-Umformens zu dreidimensionalen Demonstratorbauteilen
geformt. Dieses Umformverfahren, auch Fluidumformen genannt, wird
in der Industrie bereits verwendet, beispielsweise, um aus geraden
Rohren einen komplex gebogenen Abgaskrümmer zu produzieren.
Für die wirkmedienbasierte Umformung von Einzel- und Doppelblechen
besteht hingegen noch starker Forschungsbedarf. Hybridstrukturen
komplizieren den Umformprozess zusätzlich um ein Vielfaches.
Anhand eines Demonstrators soll das Potenzial von Tailored Hybrids
hinsichtlich des Leichtbaus und der Struktursteifigkeit aufgezeigt
werden; letzteres entscheidet z.B. darüber, wie sich die Blechteile
eines Kraftfahrzeugs beim Aufprall verformen.
Weitere Informationen
Dr. Marion Merklein
Tel.: 09131/85 -27961
merklein@lft.uni-erlangen.de
Dipl.-Ing. Artur Giera
Tel.: 09131/85 -28309
gi@lft.uni-erlangen.de