Tragende Rolle für neues Fügeverfahren
von Dipl.-Ing. Markus Ruhstorfer
Das Rührreibschweißen (engl.: Friction Stir Welding, kurz FSW) stellt ein innovatives Fügeverfahren vor allem für Aluminiumwerkstoffe dar, das Anfang der 1990er-Jahre am TWI (The Welding Institute, Cambridge) entwickelt wurde.
Innerhalb des Sonderforschungsbereiches Transregio 10 „Integration von Umformen, Trennen und Fügen für die flexible Fertigung von leichten Tragwerksstrukturen“ wird dieses Fügeverfahren in eine durchgängige Prozesskette integriert.
Neuartige Werkstoffe. Dazu wird im Teilprojekt A11 das Rührreibschweißen von Tragwerksstrukturen aus Aluminium mit einem Fräsbearbeitungszentrum (Heller MCH 250) systematisch untersucht. Ein Grund für den Einsatz des Rührreibschweißens in dieser Prozesskette ist die Verwendung von neuartigen Werkstoffen, wie zum Beispiel Strangpressprofile aus Aluminium mit Stahlverstärkungselementen, die mit konventionellen Schmelzschweißverfahren nicht gefügt werden können. Außerdem werden Mischverbindungen aus unterschiedlichen Aluminiumlegierungen hergestellt.
Innovative Verfahren. Eine Herausforderung für das Rührreibschweißen ist die dreidimensionale Naht und Stoßgeometrie der Demonstratorbauteile. Die folgende Abbildung zeigt den Demonstrator, der mit Hilfe innovativer Verfahren gefertigt wird. Für das Verschweißen der Elemente des Demonstrators ist es notwendig, gekrümmte Hohlprofile oder Rohre fügen zu können. Zum Schweißen wird in diesem Fall ein NC-Bearbeitungszentrum verwendet. Mit vier Achsen ist die Maschine in der Lage, diese Strukturbauteile zu verschweißen. Für das Verschweißen dieser Elemente ist eine Anpassung des Prozessfensters nötig, da dieses meist nur für ebene Bauteile festgelegt ist. Des Weiteren werden in diesem Projekt Designrichtlinien erarbeitet, um die Fügezone entsprechend des FSW-Prozesses gestalten zu können.
Weicheres Material. Um trotz hoher Prozesskräfte die Belastung auf die Maschine und die Bauteile gering zu halten, wird versucht, diesen durch Anpassung der Schweißparameter zu minimieren. Durch eine geeignete Wahl der Parameter kann z. B. erwirkt werden, dass das Material weicher wird und die Prozesskräfte dadurch geringer werden.
Das Institut: Die Praxis im Blick
Das Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb) der Technischen Universität München ist eines der großen produktionstechnischen Institute in Deutschland. Ziel des iwb ist es, den Marktanforderungen mit aktuellen Forschungsarbeiten und einer praxisrelevanten Aus- und Weiterbildung von Ingenieuren zu begegnen. Forschung und Lehre orientieren sich an den drei Ebenen der Produktionstechnik – den Fertigungs- und Fügeprozessen, den Produktionsanlagen bzw. -maschinen und der Unternehmensorganisation. Grundlage der Forschungsaktivitäten ist die fundierte Kenntnis von technischen, informationstechnischen und organisatorischen Prozessen.
Insbesondere im Rahmen der Promotionen der knapp 70 wissenschaftlichen Mitarbeiter gewährleistet das Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften ein ausgewogenes Verhältnis von Theorie und Praxis, indem Projekte mit Partnern aus Forschung und Industrie bearbeitet werden. Das iwb ist an zwei Standorten vertreten – in Garching bei München mit dem Hauptsitz und in Augsburg mit dem Produktionstechnischen Anwenderzentrum. Hinsichtlich ihrer Arbeitsweise und Ausstattung ergänzen sich die beiden Orte. In Garching steht das Zusammenspiel von Lehre, Forschung und Industrietransfer im Mittelpunkt, in Augsburg die Unterstützung der mittelständischen Wirtschaft. red
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