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Optomat - Optische Technologien zur Herstellung mikrotechnischer Produkte aus artungleichen Materialien

Schlussbericht
 
: Wagner, F.; Ramsayer, R.; Hohenberger, B.; Hilneder, S.; Studt, A.; Olowinsky, A.; Klages, K.; Honsel, C.; Papperitz, A.; Hanebuth, H.; Lepin, E.; Wolf, E.
: Fraunhofer-Institut für Lasertechnik -ILT-, Aachen; Bundesministerium für Bildung und Forschung -BMBF-

:
Volltext (PDF; )

Aachen: Fraunhofer ILT, 2006, II, 152 S.
Reportnr.: BMBF 02PD2500/02PD2507
Deutsch
Bericht, Elektronische Publikation
Fraunhofer ILT ()
Laserstrahlschweißen; Mikroschweißen; Faserlaser; Punktschweißen; Nahtschweißen; Verschiedenartigkeit; Stahl; Kupfer; Titan; Schweißbarkeit

Abstract
Im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF geförderten Forschungsvorhaben 'Optische Technologien zur Herstellung mikrotechnischer Produkte aus artungleichen Materialien 'OPTOMAT' wurden Fügeprozesse ungleicher Werkstoffe mit Laserstrahlung für die Mikrotechnik entwickelt. Verschiedene Werkstoffpaarungen, Stoßgeometrien und Zusatzwerkstoffe sind auf ihre Schweißbarkeit untersucht worden. Im Allgemeinen sind beim Nahtschweißen bessere Ergebnisse zu erzielen als beim Punktschweißen. Die Relativbewegung zwischen Laserstrahl und Werkstück führt zu weniger Verschmutzung, geringerer Energieeinbringung und größeren Prozessfenstern. Die Stoßgeometrie hat ebenfalls Einfluss auf Schweißbarkeit. So ist die Rissbildung im Überlappstoß Stahl-Kupfer abhängig von der Dicke des oberen Werkstücks. Auch werden im Parallelstoß weniger Risse beobachtet als im Überlappstoß. Die Werkstoffpaarung Titan-Stahl lässt sich nur bedingt mit Laserstrahlung schweißen. Wird Vanadium als Zusatzwerkstoff verwendet, wird die Schweißbarkeit verbessert. Die Reproduzierbarkeit der Schweißbarkeit hochreflektiver Werkstoffe wie Kupfer kann durch Beschichtungen nur
teilweise verbessert werden. Für das Laserstrahl-Mikroschweißen weisen koaxiale Kamerasysteme mit integrierter Beleuchtung der Wechselwirkunszone das größte Potenzial für eine Prozessüberwachung auf. Die Simulation des Schweißprozesses ungleicher Metalle wurde im Rahmen einer FEM-Simulation durch eine zeitlich und räumlich veränderbare Energiequelle realisiert. Die Ergebnisse dieses Modells konnten durch Schweißversuche erfolgreich verifiziert werden, sodass Schweißverbindungen ungleicher Metalle durch Simulation analysiert und modifiziert werden können. Weiterhin wurde im Rahmen des Projektes eine serientaugliche Lötanlage mit Prozessüberwachung und Positionskontrolle
entwickelt. Basierend auf die im Rahmen von OPTOMAT gewonnenen Erkenntnisse eröffnen Faserlaser, die aufgrund ihrer guten Strahlqualität kleine Strahldurchmesser mit großen Leistungsdichten erreichen, insbesondere beim Laserstrahl-Mikroschweißen ungleicher Metalle neue Möglichkeiten.
Entnommen aus TEMA

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-74644.html