Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Gezielte Steuerung des Bauteilthermomanagements zur Erhöhung der Verbundqualität beim Löten großflächiger Fügeverbindungen

Bauteilverzug stellt beim Löten großflächiger Fügeverbindungen eine technisch-wirtschaftliche Problematik dar. Zum einen wird die Verbundqualität durch den Verlust der Form- und Maßhaltigkeit sowie der mikrostrukturellen Veränderungen in der Fügezone herabgesetzt. Zum anderen führt Bauteilverzug durch Nachbearbeitungskosten/Ausschuss insbes. für KMU zu hohen wirtschaftlichen Schäden. Das Projektziel ist daher, durch die Steuerung des Bauteilthermomanagements beim Vakuumlöten großflächiger Bauteile die Verbundqualität durch Verringerung des Bauteilverzugs zu steigern und so verzugsarme Lötverbindungen mit homogenen Werkstoffeigenschaften herzustellen. Die Beeinflussung des Bauteilthermomanagents erfolgt über ein verzugsgerechtes Prozessdesigns und durch den Einsatz von thermisch angepassten Beeinflussungskörpern. Zur Erreichung des Forschungsziels wird ein FEM-Ofenmodell erstellt, welches die Berechnung der Wärmeverteilungen und Verzüge während/nach dem Lötprozess für frei im Lötofen platzierte Bauteile erlaubt. Das Ofenmodell wird genutzt, um die signifikanten Einflussgrößen auf den Bauteilverzug mittels einer statistischen Versuchsplanung zu bestimmen. Die Ergebnisse des Versuchsplans werden experimentell anhand ausgewählter Parametersätze verifiziert. Die Auswirkungen des Bauteilverzugs auf die Verbundqualität werden hinsichtlich der Mikrostruktur in der Fügezone, der Lötspaltbreite und der Lötgutanbindungsfläche sowie der örtlichen Verbundfestigkeit bestimmt. Das FEM-Ofenmodell wird auf industrielle Maßstäbe hochskaliert und experimentell validiert. Die Projektergebnisse werden als FEM-Modelle inkl. Leitfaden bereitgestellt. Der Leitfaden enthält Handlungsempfehlungen zur Verzugsreduktion sowie Beschreibungen zur FEM-Modellerstellung und Interpretationshilfen für die FEM-Ergebnisse. Durch die Nutzung der Projektergebnisse werden KMU in die Lage versetzt, komplexe Fügeaufgaben ziegerichtet und effizient zu lösen, was zur Steigerung ihrer Wirtschaftlichkeit führt.