Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Optimierung der Leistungsdichteverteilung zur Beeinflussung des Temperaturgradienten beim Strahlschweißen von Dünnblech mit speziellem Blick auf die entstehenden Eigenspannungen und Verzug

Ziel ist die Identifikation eines optimierten Temperaturgradienten zur Reduktion von Schweißeigenspannung und Verzug beim LBW von Dünnblechen mit einer eigens dazu eingestellten Leistungsdichteverteilung des Laserstrahls.

Zunächst wird die Auswirkung von unterschiedlichen Leistungsdichteverteilungen beim LBW auf den Temperaturgradienten und damit auf Eigenspannung und Verzug ermittelt. Anschließend erfolgt die Entwicklung einer Methode, um die Referenzparameter (s.o.) auf das EBW übertragen zu können, sowie die Erstellung einer äquivalenten Wärmequelle, die zum Aufbau einer Simulationskette zwischen ÄWQ und Eigenspannungssimulation zur Optimierung des Temperaturgradienten hinsichtlich der Eigenspannungen und dem Verzug genutzt wird. Die simulierten Leistungsdichteverteilungen werden mit dem EB abgebildet, da dieser frei programmierbare Leistungsdichteverteilungen bereit stellen kann. Zum Schluss wird die zuvor entwickelte Methode zur Übertragung der Ergebnisse auf das LBW angewendet.

Angestrebte Ergebnisse: Aufbau Verständnis zwischen Leistungsdichteverteilung und Eigenspannung und Verzug, Parametertransfermethode zwischen EBW und LBW zur Einstellung eines identischen Temperaturgradienten, Simulation eines Eigenspannungs- und verzugsoptimierter Temperaturgradienten, Abbildung des optimierten Temperaturgradienten mit EBW und anschließendem Übertrag auf LBW, Erstellung eines Merkblattentwurfs.

So ergibt sich für kmU eine Qualitätssteigerung ihrer Produkte bei gleichzeitiger Kosteneinsparungen durch wegfallende Nachbearbeitung. Mit dem erlangten Verständnis öffnen sich für Anlagenhersteller (LB und EB) neue Märkte hinsichtlich der Strahlformung.

Das hohe Interesse der kmU (EB und LB) an einer Mitwirkung verdeutlicht das große Potential zum Transfer der Ergebnisse in die industrielle Praxis. Die Ergebnisse können infolge der Erarbeitung eines DVS-Merkblattes kurzfristig bei allen Anwendern umgesetzt werden.