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Gestaltung und Fertigungstechnologie großformatiger ebener und gekrümmter Metallschaum-Sandwichsysteme für den Schiffbau

Teilvorhaben: MESCHLAS: Fügen großformatiger Metallschaumsandwichs in der Schiffskonstruktion mittels Laser-Schweißen
 
: Hipke, Thomas; Lies, Carsten

:
Volltext (PDF; )

2012, 38 S.
Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie BMWi
03SX263A
Deutsch
Bericht, Elektronische Publikation
Fraunhofer IWU ()
Schiffbau; Fertigungstechnologie; Laserschweißen; Neuentwicklung; Schwingungsdämpfung; Korrosionsschutz; Metallschaum; Leichtbau; Lasertechnologie; Produktionstechnik; Werkzeuggeometrie; Schiffsbauteil; Fertigungskosten; beidseitiges Schweißen; Sandwich-Bauweise

Abstract
Ziel des Gesamtprojekts war die Bereitstellung einer auf großformatigen Stahl-Aluminiumschaum-Sandwiches beruhenden Leichtbauweise für das Anwendungsfeld des Schiffbaus. Dabei wurde ein ganzheitlicher Ansatz verfolgt, der insbesondere auch die benötigten Fertigungstechnologien dem Anwender zur Verfügung stellt. In Verbindung mit der schon innerhalb des Schiffbaus etablierten Laser-Schweißtechnik sollte das rationelle und wirtschaftliche Generieren großer Leichtbaustrukturen, wie sie im Schiffbau üblich sind, nachgewiesen werden. Im Fokus der Neuentwicklungen standen dabei hochbelastete Schiffstrukturen und Schiffsstrukturbauteile wie z.B. Maschinenfundamente oder Ruderstrukturen. Im Gesamtprojekt bestand für die nachfolgenden zwei Hauptfelder Forschungsbedarf: (1) Analyse des Potentials und Nachweis der Eignung von Stahl-Aluminiumschaum-Sandwichs für den Schiffbau. Neben Berücksichtigung der projekttreibenden Faktoren Leichtbau, Schwingungsdämpfung, Herstellungstechnologie und Fertigungskostensenkung wurde hierbei auch auf die Lösung schiffbauspezifischer Gesichtspunkte wie mögliche Bauteilgeometrien, maximale Bauteilebenheit, Korrosionsschutz und Integration von Funktionsteilen abgezielt. (2) Laserschweißtechnisches Fügen von Metallschaumsandwichs zu Schiffsstrukturen. Der Fokus der Arbeiten lag hier auf dem beidseitigen Laserschweißen der Plattenstrukturen. Hierbei war zu beachten, dass auf Grund der verwendeten artfremden Werkstoffe von Stahldeckblech und Aluminiumschaum eine Vermischung der beiden Anteile im Schweißgefüge ausgeschlossen werden musste. Dabei wurden auch Schweißstrategien berücksichtigt, die ein Fügen des Schaumkerns ermöglichen. Das Teilvorhaben des Fraunhofer IWU hatte das Ziel, Stahl Aluminiumschaum-Sandwichstrukturen, welche sich durch ihre hervorragenden Leichtbau- und Dämpfungseigenschaften, ihre Feuerbeständigkeit und der Isolationsfähigkeit gegen Schall und elektromagnetische Strahlung auszeichnen, für die spezifischen Belange des Schiffbaus in Gestalt und Technologie zu entwickeln. Ziele der Arbeiten dieses Teilprojektes des Partners IWU waren: Formulierung und Entwicklung schiffbauspezifischer Sandwichsysteme (z. B. gekrümmte Sandwiches, Sandwich-Modulsysteme); Simulativer Eigenschafts- und Eignungsnachweis der Sandwichsysteme mit Hilfe der Finite Element Methode (FEM); Entwicklung neuer Kokillen-/ Schäumtechnologien für gekrümmte Sandwiches; Entwicklung von Umformtechnologien zur Fertigung der gekrümmten Stahlblechdecklagen; Erprobung der Fertigungstechnologien (Kokille, Deckblechumformung, Wärmebehandlung) anhand von Vorversuchen; Übertragung und Umsetzung der Erkenntnisse und Ergebnisse auf reale Schiffbauteile; Experimenteller und messtechnischer Eigenschaftsnachweis der Sandwichsysteme an Demonstratoren; Analyse der Wirtschaftlichkeit der einzelnen Konzepte sowie der Transfermöglichkeit auf andere Industriebereiche.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-290664.html