Aufprall mit rund 500 Millionen Stundenkilometern

In der Abteilung Recklinghausen der Fachhochschule Gelsenkirchen steht seit kurzem ein Elektronenstrahlschweißgerät.

Mit rund 500 Millionen Stundenkilometern rasen unzählige negativ geladene Teilchen, so genannte Elektronen, unter Luftabschluss auf ein metallisches Werkstück und schmelzen es dort, wo sie gebündelt auftreffen. Der Beobachter sieht davon nur ein kurzes Aufglühen an der Oberfläche des Metalls. Nach kurzer Zeit ist der Schweißvorgang in der Elektronenstrahlschweißanlage beendet, eine tiefe, schlanke Präzisions-Schweißnaht ist das Ergebnis. Eine solche Anlage steht seit kurzem im Recklinghäuser Labor für Fügetechnik der Fachhochschule Gelsenkirchen. Prof. Dr. Ernst-Rainer Sievers, der in Recklinghausen Werkstoff- und Fügetechnik für die angehenden Materialtechnik-Ingenieure lehrt, ist zuständig für die Naht. Ernst-Rainer Sievers: „Der Prozess, mithilfe elektrisch geladener Teilchen Werkstoffe zu schmelzen, ist vom Grundsatz her seit hundert Jahren bekannt. Jedoch wurden erst in den sechziger Jahren des letzten Jahrhunderts, also zeitlich unmittelbar vor dem konkurrierenden Laserstrahl, Elektronenstrahlschweißanlagen zur Produktionsreife entwickelt. Das Anwendungsspektrum ist mannigfaltig und reicht von dünnsten Folien bis hin zu Werkstücken von über 100 Millimetern.

Elektronenstrahlgeschweißte Nähte finden sich daher sowohl in kleinsten mikromechanischen Bauteilen als auch in Rumpfsegmenten von Flugzeugen oder U-Booten. Branchen wie die Luft- und Raumfahrt, der Elektro- und Automobilbau oder die Medizintechnik profitieren von der Präzision und herausragenden Qualität dieser Schweißnähte.“

Prof. Sievers setzt die Anlage nicht nur in der Lehre ein, seit kurzem leitet er ein Forschungsprojekt, das zum Ziel hat, die Ursachen von unregelmäßigen Schweißnähten zu ergründen. Den Vorteil des Elektronenstrahlschweißens gegenüber anderen Schweißprozessen sieht Sievers in den schlanken und präzisen Nähten, die keine andere Technik möglich macht und die auch zum Bohren von Löchern genutzt werden kann. Sievers: „Ein weiterer Vorteil ist, dass man mit dem Elektronenstrahl unter Vakuum praktisch alle metallischen Werkstoffe bearbeiten kann, selbst die für den Laserstrahl ungeeigneten Metalle wie Kupfer.“

Die Fachhochschule Gelsenkirchen ist eine der wenigen Hochschulen in der Bundesrepublik Deutschland, die eine Elektronenschweißanlage besitzt. Sievers: „Damit sind wir in der glücklichen Lage, den Studierenden diese innovative Technik auch praktisch zu vermitteln. Das Anwendungspotenzial dieser Technik ist bei weitem nicht ausgeschöpft. Das Ruhrgebiet ist jedoch noch ein ’weißer Fleck’ auf der Landkarte des Elektronenstrahls.“ Dass nun die angehenden Materialtechniker von der Schweißtechnik mit hochbeschleunigten Elektronen profitieren, verdankt die Hochschule der Unterstützung der Firma „PTR Präzisionstechnik GmbH“ in Maintal.

Ansprechpartner:

Prof. Dr. Ernst-Rainer Sievers
Recklinghäuser Fachbereich Angewandte Naturwissenschaften
der Fachhochschule Gelsenkirchen
Telefon: (02361) 915-447 oder 915-443
Telefax: (02361) 915-484
E-Mail: rainer.sievers@fh-gelsenkirchen.de