Über die IGF

Forschungsvereinigungen müssen für die Antragstellung im Rahmen der IGF autorisiert sein. Noch nicht autorisierte Forschungsvereinigungen können einen Antrag auf Autorisierung im Förderprogramm Industrielle Gemeinschaftsforschung (IGF) stellen, wenn die Kriterien gemäß der Anlage Förderrichtline erfüllt sind.

Die Industrielle Gemeinschaftsforschung (IGF) ist ein europaweit einzigartiges, themenoffenes und vorwettbewerbliches Förderprogramm des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWE), das kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) einen einfachen Zugang zu praxisorientierter Forschung ermöglicht.

Eine Kurzdarstellung veranschaulicht den Prozess von der Idee bis zur Veröffentlichung des Forschungsergebnisses.

Hier finden Sie eine Übersicht aller IGF-Forschungsvereinigungen.

IGF bewegt: Erhalten Sie in Bild und Ton Einblicke in die IGF.

Mit den Mitteln der IGF werden im transnationalen Netzwerk CORNET auch Projekte gemeinsam mit internationalen Kooperationspartnern durchgeführt ...

Geförderte Projekte

Im Rahmen des IGF-Kongresses wurde das IGF-Projekt des Jahres 2025 gewählt. Unter 23 Einreichungen hat der Wissenschaftliche Rat der IGF drei Finalisten nominiert. Das Gewinner-Team wurde durch das Publikum gewählt.

Ein kleiner Ausschnitt der bisher rund 12000 geförderten Projekte bietet einen Einblick in die Vielfalt der Forschungsthemen.

Die Projektdatenbank der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) umfasst rund 12000 abgeschlossene und laufende IGF-Vorhaben seit dem Jahr 1995 und wird regelmäßig aktualisiert.

Service
FAQ

Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Die Projektdatenbank der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) umfasst rund 12000 abgeschlossene und laufende IGF-Vorhaben seit dem Jahr 1995 und wird regelmäßig aktualisiert.

Suchen Sie nach einem exakten Begriff, setzen Sie diesen bitte in Anführungszeichen.
Möchten Sie sich einige Vorhaben als Auswahlliste abspeichern, können Sie diese mithilfe des Kästchens markieren und als PDF anzeigen lassen.
Die Suchergebnisliste zeigt alle Vorhaben in einem PDF-Dokument an.
Weitere Filter finden Sie in der erweiterten Suche.

Zeitlich und örtlich geregelte Temperaturfelder bei der Materialbearbeitung mit dem Elektronenstrahl und Laserstrahl

Laufzeit:01.02.2018 - 31.12.2020
Vorhaben-Nr. 19961 N

Forschungsvereinigung:

Forschungsvereinigung Schweißen und verwandte Verfahren e.V. des DVS
Aachener Straße 172
D-40223 Düsseldorf
Tel.: +49 211 1591-0

Forschungseinrichtungen:

  • RWTH Aachen Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik (ISF)

  • Universität Stuttgart Institut für Strahlwerkzeuge

Vorhabenbeschreibung:

Logo Bundesministerium für Wirtschaft und Energie

Beim Fügen bzw. Härten mit dem Elektronenstrahl (EB) bzw. Laserstrahl (LB) können zeitlich und örtlich geregelte Temperaturfelder, beim EB sogar parallel zum Prozess, auf der Werkstückoberfläche aufgebracht, zur Eigenspannungs- und/oder Verzugsminimierung, zur Einstellung spezieller Werkstoffeigenschaften (insbesondere beim Härten) und zum Vorwärmen eines Bauteils (insbesondere beim Schweißen) vorteilhaft eingesetzt werden.

Die heutige Simulation ist in der Lage, die zeitabhängige Soll-Temperaturverteilung an der Oberfläche eines Bauteils bereitzustellen, so dass auch im Inneren des Bauteils die bestmögliche Temperaturverteilung erreicht wird.

Eine Regelung stellt diese aus der Simulation errechneten Temperaturfelder beim Strahl-Prozess beispielsweise durch ein optimiertes Überfahren der Oberfläche bei gleichzeitiger Variation der Strahlleistung sicher.

Forschungsziel ist die Realisierung eines solchen Systems. Zur Temperaturerfassung an der Bauteiloberfläche kommt eine geeignet kalibrierte Thermografiekamera zum Einsatz. Durch Vergleich von Ist- und Soll-Zustand (Simulation) kann der Bearbeitungsstrahl geregelt werden.

Hauptarbeitspunkte sind: Kalibrierung der Emissionsmessung (Arbeiten im Vakuum und an Atmosphäre), Entwicklung eines Softwaretools zum Soll/Ist-Vergleich inkl. eines Regelkreises und exemplarische Umsetzung.

Die wirtschaftliche Relevanz ist für Anlagenhersteller und Anwender der EB- und LB-Technologie gegeben. Anlagenhersteller (kmU) können ihr Produktportfolio erweitern, die schnelle Strahlablenkung kann gewinnbringend zum Einsatz gelangen, somit erfolgt eine Erweiterung des Marktes für Produzenten von Strahl-Anlagen. Ferner erfolgt eine Erweiterung des Marktes für Zulieferer und Job-Shopper (kmU) durch ein vergrößertes Bauteilspektrum, insbesondere Bauteile mit spezifischen Eigenschaften hinsichtlich Eigenspannungen, Verzug oder Werkstoffeigenschaften.

Die Ergebnisse werden u.a. durch die Ergänzung des DVS Merkblattes 3223 breit gestreut.

Ergebniszusammenfassung:

Zur optischen 2D-Temperaturerfassung wurde eine kamerabasierte Abbildungsoptik entwickelt und gebaut. Diese basiert auf dem Thermographieverfahren der Quotientenpyrometrie.

Es wurde Vergütungsstahl 42CroMo4 gewählt und dessen Emissionseigenschaften für die gewählten Beobachtungswellenlängen untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass sich der Emissionsgrad der beiden Wellenlängenbereiche mit der Temperatur ändert, der zur Temperaturbestimmung relevante Quotient Q(ε747nm / ε857nm) jedoch nahezu konstant bleibt.

Die entwickelte Abbildungsoptik erfasst zwei Bilder der beiden Wellenlängenbereiche, mit denen ortsaufgelöst die Temperatur bestimmt werden kann. Ab ca. 700 °C wird ausreichend Signal erfasst mit einer örtlichen Auflösung < 1 mm. Die Framerate beträgt dabei etwa 5 Hz. Zusätzlich wurde ein System aufgebaut, welches das Schutzglas der Atmosphärenkammer effektiv vor Bedampfungen schützt.

Darauf erfolgte die Konzeptionierung und anschließende Programmierung einer Software, welche unkalibrierte Oberflächentemperaturen in Echtzeit bereitstellen kann. Die Abweichung der optisch bestimmten Temperatur von der taktil mittels Thermoelement aufgenommenen Temperatur beträgt etwa ± 5°C bei einer Temperatur von ca. 750 °C. Für die Aufbringung eines Temperaturfeldes wurden drei Ablenkstrategien für den Elektronenstrahl untersucht, welche zum Ziel haben ein vorgegebenes Oberflächentemperaturprofil (Sollwertvorgabe) auf eine reale Werkstückoberfläche zu übertragen. Die exemplarische Umsetzung erfolgte mittels Elektronenstrahl mit dem ein vorgegebenes Temperaturfeld geregelt auf eine Werkstückoberfläche aufgetragen wurde.

Die Anwendungsmöglichkeiten der im Rahmen des Projektes erzielten Forschungsergebnisse liegen im Bereich des isothermischen Lötens sowie der gezielten Wärmevor- und -nachbehandlung von verschiedensten Bauteilen mittels Elektronen- und Laserstrahl.