Schlagwort: Schweißnaht

Neues Verfahren verbessert Umformbarkeit von Aluminium-Bauteilen im Karosseriebau

Wärmebehandlung wird in den Fertigungsprozess integriert

Neues Verfahren verbessert Umformbarkeit von Aluminium-Bauteilen im Karosseriebau

Exemplarische Technologiedemonstratoren von umgeformten hybriden Aluminium-Stahl Tailor Welded Blank (Bildquelle: Universität Stuttgart)

Bei der Herstellung von Fahrzeugkarossen werden vor allem Materialien verwendet, die möglichst leicht, hochfest, gleichzeitig aber „zäh“ – also crash-sicher sind. Aluminium, höchstfeste Stähle sowie insbesondere Alu/Stahl-Hybride gelten in diesem Zusammenhang nach wie vor als idealer Kompromiss gewünschter Materialeigenschaften bei guter Kosten-Nutzen-Balance.
Eine bereits etablierte Möglichkeit das Gewicht moderner Fahrzeugkarosserien zu senken besteht darin sogenannte Tailor Welded Blanks einzusetzen.

Dies sind Blechplatinen bei denen entsprechend der späteren Beanspruchung Blechzuschnitte mit unterschiedlichen Dicken oder Werkstoffeigenschaften zunächst im flachen Zustand verschweißt und anschließend mittels Umformen und Tiefziehen zu leichtbauoptimierten Bauteilen weiterverarbeitet werden. Was bei Stahlplatinen kein Problem ist, kann bei Aluplatinen problematisch werden: Die Schweißnaht hat eine geringere Festigkeit als der umgebende (Grund-)Werkstoff, da Aluminium durch das Schweißen lokal an Festigkeit verliert. Das bedeutet, dass die Schweißnaht beim Umformen oder Tiefziehen reißt.

An der Materialprüfungsanstalt (MPA) der Universität Stuttgart wurde nun ein Verfahren entwickelt, dass die Umformbarkeit von Taylor Welded Blanks (TWB) aus Aluminium erheblich verbessert. Das in der Abteilung Fügetechnik und Additive Fertigung unter Leitung von Martin Werz entwickelte Verfahren integriert eine Wärmebehandlung in den Fertigungsprozess.
Der Clou ist hierbei, dass die neu entwickelte Wärmebehandlungsstrategie bereits den Schweißprozess als lokales Lösungsglühen in den Prozessablauf mit einbezieht.

Durch eine gezielt getimte Wärmebehandlung bzw. Warmauslagerung direkt nach dem Schweißen ermöglicht das neue Verfahren einen bisher unerreichten Umformgrad und damit eine prozesssichere Integration von Tailor Welded Blanks aus Aluminium. Ein weiterer Vorteil ist der, dass das neue Verfahren auch auf hybride Tailor Welded Blanks aus Aluminium und Stahl angewendet werden kann. Durch Einsparung des Prozessschrittes Lösungsglühen können überdies sowohl der Energieeinsatz als auch die Fertigungskosten erheblich reduziert werden.
Das Verfahren besteht aus zwei Schritten, die problemlos in den Fertigungsprozess integriert werden können. Im ersten Schritt wird das lokale Lösungsglühen während des Schweißprozesses bei der Herstellung der TWBs genutzt, um in einer anschließenden Niedertemperatur-Warmauslagerung lediglich die Festigkeit der Schweißnaht vor dem Kaltumformen gezielt zu erhöhen und damit eine Dehnungslokalisation zu vermeiden. Die zweite Warmauslagerung erfolgt nach der Umformung während des Lackeinbrennens und erhöht die Festigkeit des gesamten Bauteils inkl. Schweißnaht bis zum Erreichen der Gebrauchseigenschaften.

Das Verfahren erlaubt ganz neue Einsatzgebiete und den prozesssicheren Einsatz von Al-TWB sowie Al-Stahl-TWB. Einer der Erfinder, Martin Werz, ist Spezialist für das Fügen von unterschiedlichen Materialien insbesondere durch Rührreibschweißen. Werz hält in diesem Bereich mehr als 20 Patente. Das neue Verfahren der besseren Umformbarkeit ergänzt die zahlreichen Innovationen des Schweiß-Spezialisten Werz in der Blechbearbeitung um das wesentliche Element der besseren Umformmöglichkeiten.
Die Eignung des Verfahrens ist bereits in Zugversuchen mit entsprechend behandelten Schweißnähten an EN AW 6016 (T4) demonstriert worden. Die Erfindung wurde in Deutschland und den USA zum Patent angemeldet. Die Technologie-Lizenz-Büro (TLB) GmbH unterstützt die Universität Stuttgart bei der Patentierung und Vermarktung der Innovation. TLB ist im Auftrag der Universität Stuttgart mit der weltweiten wirtschaftlichen Umsetzung dieser zukunftsweisenden Technologie beauftragt und bietet Unternehmen Möglichkeiten der Zusammenarbeit und Lizenzierung der Schutzrechte.
Für weitere Informationen: Innovationsmanager Dr.-Ing. Michael Ott (ott@tlb.de)

Die Technologie-Lizenz-Büro (TLB) GmbH ist eine Agentur für Erfindungs- und Patentmanagement in Deutschland. TLB begleitet Erfindungen von Hochschulen, Unternehmen und Erfindern auf ihrem Weg von der ersten Idee bis zum wirtschaftlichen Produkt.

Kontakt
Technologie-Lizenz-Büro (TLB) GmbH
Annette Siller
Ettlinger Str. 25
76137 Karlsruhe
0721 79004-0
asiller@tlb.de
http://www.tlb.de

Permanentlink zu diesem Beitrag: https://pflumm.de/neues-verfahren-verbessert-umformbarkeit-von-aluminium-bauteilen-im-karosseriebau/

Schweißer sind „heiß‘ begehrt, die Funken fliegen

Schweißer, ein Beruf mit Zukunft – Interessant und abwechslungsreich mit Zukunftspotential – von Jens Hahn, Maschinenbau Hahn GmbH & Co. KG

Schweißer sind "heiß

Schweißer: „heiß‘ begehrt, die Funken fliegen – von Maschinenbau Hahn GmbH & Co. KG

Jens Hahn gibt zu bedenken, dass heutzutage das Schweißen in Handwerk und Industrie selbstverständlich ist. Fast kein Anwendungsbereich im Maschinenbau und der Fertigungstechnik kommt ohne Schweißen aus. Dabei gibt es mittlerweile eine ganze Reihe verschiedener Verfahren, mit denen unterschiedliche Materialien unlösbar zusammengefügt werden können. Das war nicht immer so. „In Wirklichkeit war es ein sehr langer Weg, der zum Schweißen nach heutigem Standard geführt hat – eine Entwicklung, die auch sicher noch sehr lange so weitergehen wird. Die DIN bezeichnet das Schweißen als eine unlösbare Verbindung von zwei Bauteilen unter Zuhilfenahme von Wärme oder Druck, wobei je nach Verfahren sogenannte Schweißzusatzwerkstoffe (Schutzgase/Schweißdraht) verwendet werden“, erläutert Jens Hahn, Schweißfachingenieur bei Maschinenbau Hahn GmbH & Co. KG. Schweißer sind heiß begehrt. In vielen Regionen händeringend gesucht. Das familiengeführte Unternehmen Maschinenbau Hahn GmbH & Co. KG aus Papenburg ist ein engagierter Ausbildungsbetrieb.

Qualität in jeder Naht

Maschinenbau Hahn GmbH & Co. KG fertigt nach Vorgabe und eigener Planung komplette Schweißbaugruppen. Im Metallverarbeitungsbereich sind Hochfeste Schweißnähte eine grundlegende Voraussetzung. Die Qualität liegt in jeder Schweißnaht. Dies zeichnet den qualitativen Wert aus. Jens Hahn erläutert: „Die Kompetenzen erstrecken sich über Elektrode (111), MAG (135), MIG (131), WIG (141) und UP (121). Für jeden Prozess liegen Schweißverfahrensprüfungen vor, aktuelle Schweißerzeugnisse der jeweiligen Schweißer zählen zum Qualitätsstandart bei Maschinenbau Hahn GmbH & Co. KG.

Die Geschichte der Schweißtechnik bewegt. Dank der industriellen Revolution war der Siegeszug in der Metallindustrie nicht mehr aufzuhalten. Schweißverfahren sind im Bereich der Massenproduktion als auch bei filigranen Arbeiten wie im Bereich der Zahnmedizin nicht wegzudenken. Die Schweißtechnik erlangt Ruhm als beliebte und flexibel einsetzbare Konstruktions- und Reparaturmöglichkeit. Viele Arbeitsschritte sind durch Roboter automatisiert worden, dennoch erfordern präzise und hochkomplexe Konstruktionsverfahren nach wie vor manuelle Arbeitsschritte.

Eine Frau gab Anstoß zur Entwicklung des Projektionsschweißens

1907 gab eine junge Frau, wenn auch ungewollt, den Anstoß zur Entwicklung des Projektionsschweißens, erzählt Jens Hahn. Sie saß an einer der in langer Reihe aufgestellten Widerstandspunktschweißmaschinen einer amerikanischen Fabrik und befestigte Gießtüllen an blechernen Kaffeekannen. Um an größeren Kannen der Tülle eine bessere Anlage zum Schweißen zu geben, waren kleine Ansätze aus dem Blech gedrückt. Etwas gedankenlos setzte die Arbeiterin die Tüllen versehentlich auf diese Anlagepunkte. Dabei verschweißten bei einem Arbeitsvorgang gleich mehrere Stellen. Der anfangs über die mangelhafte Arbeit erzürnte Hersteller erkannte aber die Vorteile, die sich auf diese Weise erzielen ließen und wandte das Verfahren nun auch für andere Verbindungen an. Die Arbeiterin erhielt eine kleine Abfindung. Der Fabrikant aber zog einen beträchtlichen Gewinn aus dieser Erfindung. 1934 wurde das Verfahren unter dem Namen „Buckelschweißen“ in Deutschland eingeführt.

Hohe Anforderungen: Von der Handarbeit zur Automation

Jens Hahn erläutert die Weiterentwicklung: „Um gute Schweißverbindungen zu erhalten, mussten die festgelegten Parameter stets beachtet werden. Überall, wo die Verbindungen hohe Anforderungen erfüllen sollten, fand das Abbrennstumpfverfahren seinen Platz. An Dampfkesselrohren, Kurbelwellen, Kettengliedern sprühten dank der Weiterentwicklung die Funken. Fast drei Jahrtausende verschweißte der Kettenschmied die Kettenglieder mit dem Hammer. Sicher eine mühselige, kräftezehrende Arbeit.“ Thomson hatte 1890 einen kleinen Apparat zur Fabrikation eiserner Uhrenketten konstruiert, in dem das Schneiden, Biegen und Schweißen des eingeführten Drahtes selbstständig erfolgte. Die erste Maschine lieferte etwa 100 m am Tag. Mit einer automatischen Kettenschweißmaschine ließen sich um 1900 in 24 Stunden etwa 4.000 Kettenglieder von 7mm Werkzeugdichte schweißen. Eine imponierende Steigerung gegenüber der bisherigen Handarbeit.

Fazit: Weiterentwicklung – Digitalisierung im Anlagenbau – Industrie 4.0 und digitales Wirtschaftswunder

Für die Weiterentwicklung leistet die Werkstoffforschung ihren Beitrag. Im Lauf der Jahrzehnte wurden immer mehr Materialien wie Schutzgase, Zusatzstoffe und andere Hilfsmittel entdeckt, die sowohl zu einer kontinuierlichen verfahrenstechnischen wie auch qualitativen und wirtschaftlichen Optimierung beim Schweißen entscheidend beitrugen. Maschinenbau Hahn setzt auf moderne Brennschneidanlagen, die ermöglicht die erforderliche Flexibilität. Blechabwicklungen und Konturen werden in digitaler Form in die Brennschneidanlage eingespeist. Mit der Brennschneidanlage werden Blech- oder Kantteile, die für die Fertigung benötigt werden, schnell und unkompliziert ausgebrannt. Auf Grund des Rationskopfes brennt die moderne Brennschneidanlage bei Maschinenbau Hahn GmbH & Co. KG gefaste Konturen im Rahmen des Machbaren. Ausgebrannt werden zum Beispiel direkt Fasen für die Schweißnahtvorbereitung, erläutert Jens Hahn die Vorgehensweise. Bei dieser Entwicklung ist das Ende nicht in Sicht, denn es gilt, wie für alle technischen Neuerungen: „panta rhei“ – alles fließt.

Das Unternehmen Maschinenbau Hahn GmbH & Co.KG wurde 1979 in Papenburg an der Ems in Niedersachsen gegründet. Mit Schwerpunkt in der zerspanenden Fertigung und Montage. Im Laufe der Unternehmensgeschichte folgte der Unternehmensausbau im Bereich Fördertechnik und Anlagenbau, Wiegetechnik, Tank- und Stahlwasserbau, Revisionen, Instandsetzungen von Maschinen, Sonderanfertigungen, Herstellung von Verschleißteilen und Ersatzteilen. 1991 wurde die Zerspanungstechnik im Zuge der Expansion verlagert und im Jahre 2000 als Hahn Fertigungstechnik GmbH verselbständigt. Die Maschinenbau Hahn GmbH & Co. KG ist ein Familienunternehmen mit 60 erfahrenen und hoch qualifizierten Fachkräften, die regional wie auch international tätig sind. Auf dem Gebiet des Anlagenbaus und der Fördertechnik sowie im Konstruktionsbau gehört Maschinenbau Hahn GmbH & Co KG mittlerweile zu den leistungsfähigsten Fertigungsstätten des Nordwestens. Weitere Informationen unter www.maschinenbau-hahn.de

Kontakt
Maschinenbau Hahn GmbH & Co. KG
Jens Hahn
Flachsmeerstraße 55 – 57
26871 Papenburg
+49 (0)4961 9706-0
+49(0)4961 75276
office@maschinenbau-hahn.de
http://www.maschinenbau-hahn.de

https://www.youtube.com/v/6LX07VlUc2Q?hl=de_DE&version=3

Permanentlink zu diesem Beitrag: https://pflumm.de/schweisser-sind-heiss-begehrt-die-funken-fliegen/