EuroBlech 2014: Fraunhofer IPT zeigt preisgekröntes Verfahren zum Fügen von Stahl und Aluminium

Zum Beispiel, wenn – wie beim Automobil – an bestimmten Stellen besondere Anforderungen an Festigkeit und Verformbarkeit gestellt werden, die sich mit Aluminiumlegierungen nicht erreichen lassen. Wo die beiden Werkstoffe aufeinander stoßen sind bisher meist größere Überlappungen erforderlich, damit die Verbindung auch unter Belastung haltbar bleibt.

Um dennoch den Leichtbau-Vorteil auszuschöpfen, hat das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT aus Aachen ein zweistrahliges Laserverfahren entwickelt, das feste, qualitativ hochwertige Verbindungen zwischen Stahl und Aluminium herstellt.

Die Aachener Forscher zeigen das Verfahren auf der Fachmesse EuroBlech vom 21. bis 25. Oktober 2014 in Hannover am Fraunhofer-Gemeinschaftsstand in Halle 11 an Stand C05.

Besonders geeignet ist das zweistrahlige Fügeverfahren für die Verbindung von Blechen, bei denen es auf eine hohe Qualität der Nahtoberfläche, starke Festigkeit und minimalen Nachbearbeitungsaufwand ankommt. Auch thermische Schädigungen oder Verzug bleiben geringer als bei herkömmlichen Verfahren, da der gesamte Fertigungsprozess bei niedrigerer Temperatur ablaufen kann als bisher. Die hohe erreichbare Prozessgeschwindigkeit des Zweistrahlverfahrens , das am Fraunhofer IPT entwickelt wurde, qualifiziert das Verfahren für einen automatisierten Einsatz in der Serienfertigung.

Erhitzen und benetzen – Kombination zweier Laser verbessert die Naht

Das neue Fügeverfahren kombiniert zwei unterschiedliche Laserstrahlen: einen gepulsten mit einem kontinuierlichen. Der kontinuierliche Laserstrahl erwärmt – wie beim klassischen Laserlötprozess – beide Werkstoffe. Dann zerstört der zweite, gepulste Laser die dichte, hitzebeständige Oxidschicht des Aluminiums und ermöglicht so die Benetzung. Auf diese Weise gelingt es, das Aluminium bei besonders geringer Temperatur schnell und ohne umweltschädliche Flussmittel mit dem Stahl zu verbinden.

Auch spröde intermetallische Phasen, die bei zu hohen Prozesstemperaturen entstehen und die Festigkeit des Verbindung beeinträchtigen, lassen sich dadurch vermeiden. Im Gegenteil: Die Festigkeit der Verbindung kann mit dem Zweistrahlverfahren sogar höher sein als die des Ausgangsmaterials. Zusätzlich zugeführte Zink- oder Aluminiumdrähte unterstützen die Bildung einer guten Naht.

Ausgezeichnet mit dem »Erlangen Innovation Award Optical Technologies«

Bereits am 9. September 2014, zur feierlichen Eröffnung der Laser-Fachkonferenz »LANE 2014«, hatte Sascha Frank, Leiter des Forschungsprojekts am Fraunhofer IPT, für die Entwicklung des Verfahrens den »Erlangen Innovation Award Optical Technologies« empfangen. Das Expertengremium der renommierten Veranstaltung, das die Jury stellte, bestätigte mit der Vergabe des Preises den hohen Innovationsgrad und die Originalität des flexiblen und effizienten Verfahrens.

Kontakt

Dipl.-Ing. Sascha Frank
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT
Steinbachstr. 17
52074 Aachen
Telefon +49 241 8904-447
sascha.frank@ipt.fraunhofer.de
www.ipt.fraunhofer.de

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