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© ISF 2007
Wir fügen Alles?!
IHK Düsseldorf20.08.2007
Univ.-Prof. Dr.-Ing. U. Reisgen
Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik
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Leitlinie des ISF
Exzellente Ausbildung zu kreativen und verantwortungsbewussten Ingenieuren
Interdisziplinäre Spitzenforschung in nationalen und internationalen Projekten und Kooperationen
Technologietransfer durch kompetente Beratung,Fortbildungsmaßnahmen und Publikationen
Entwicklung komplexer fügetechnischer Lösungenfür Anwender in Industrie und Handwerk
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Fügetechnisches
Exzellenzzentrum
Jülich–Aachen Research Alliance
Lichtbogenschweißverfahren und industrielle Automatisierung
Prüftechnik und Werkstoffanalyse
Schweißprozesssimulation Widerstandsschweißen und Reibschweißen
Schweißtechnische Fertigung und Apparatebau
Hochtemperaturlöten und Diffusionsschweißen
Laser- und Elektronenstrahlschweißen Klebtechnik
www.wir-fügen-alles.de
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Lichtbogenschweißen und industrielle Mechanisierung
Metall-Schutzgasschweißen• Verschiedene Prozessvarianten• Stromquellen verschiedener Hersteller
Unterpulverschweißen• Dünndrahttechnologie• Kaltdrahtzufuhr• Konstantspannungsstromquellen• Square-Wavestromquelle
WIG- und Plasmaschweißen• Stromquellen verschiedener Hersteller
Auftragschweißen• Plasma-Pulverauftragschweißen• UP-Bandauftragschweißen• RES-Auftragschweißen
Senkrechtschweißverfahren• Elektroschlackeschweißen• Elektrogasschweißen
Anwendungstechnik• Verschiedene Roboter • Handhabungsgeräte und
Automatenträger
Prozessensorik• Lichtbogensensorik• Optische Sensoren• Qualitätssicherung
Prozessentwicklung
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� Laserstrahlschweißen
� Laser-MSG -Hybridschweißen
� Laser-UP-Hybridschweißen
Strahlschweißverfahren
Laserstrahl
� EB-Schweißen im Vakuum
� EB-Schweißen an Atmosphäre (NV-EBW)
� Mikro-EB-Schweißen
Elektronenstrahl
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CO2-Laserstrahl-Anlage:
• Strahlleistung: 6 kW
• Steuerung: 5-Achsen CNC
• Arbeitsbereich: 4,5 x 1,5 x 1,5 m
• Fliegende Optik
Nd:YAG-Laserstrahl-Anlage 1:• Gepulster Nd: YAG-Laser
mit freier Pulsformung
• Pulsspitzenleistung: 5,5 kW
• Mittlere Leistung: 200 W
• Steuerung: CNC-Knickarmroboter
• Arbeitsbereich: 300 x 300 x 300 mm
Elektronenstrahl-Anlage 1:• Max. Beschleunigungsspannung: 170 kV
• Max. Strahlleistung: 15 kW
• Betriebsart: Hoch- oder Teilvakuum
• Steuerung: 5-Achsen CNC
• Kammervolumen ca. 4 m³
Elektronenstrahl-Anlage 2:• Max. Beschleunigungsspannung: 60 kV
• Max. Strahlleistung: 6 kW
• Betriebsart: Hoch- oder Teilvakuum
• Steuerung: 5-Achsen CNC
• Kammervolumen ca. 0,3 m³
Nd:YAG-Laserstrahl-
Anlage 2:
• Gepulster Nd: YAG-Laser
mit freier Pulsformung
• Pulsspitzenleistung: 8 kW
• Mittlere Leistung: 400 W
• Arbeitsbereich: 300 x 1000 mm
Strahlschweißverfahren
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Prüftechnik
• Schlagartige Kopf-und Scherzugprüfung
• Impuls-thermografische Prüfung mittels Wärmebildkamera
Netzfrequenz-Gleichstrom-Technik• Ständermaschine• Max. Leistung 2340 kVA• Max. Elektrodenkraft 30 kN
Mittelfrequenz-Gleichstrom-
Technik• Pneumatische C-Zange und
Mikro-Schweißkopf• Max. Leistung 130 kVA und 32 kVA• Max. Elektrodenkraft 5,5 kN oder 18 N
Wechselstrom-Technik• Eine Pneumatische C-Zange,
2 Ständermaschinen• Max. Leistung 40 kVA, 100 kVA, 1250 kVA• Max. Elektrodenkraft 4 kN, 5,5 kN oder 30 kN
Kondensator-Impuls-Technik• Ständermaschine und Pedalmaschine• Max. Energie 200 J oder 20 kJ• Max. Elektrodenkraft 30 kN
Widerstandsschweißverfahren
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Anwendungsgebiete:
• Metallische Sonderwerkstoffe;
z.B. Titan, Zirkonium, Niob, Tantal,
Molybdän
• Hochtemperaturwerkstoffe;
z.B. ODS-Werkstoffe, TZM
• Verbindungen und Verbunde
metal. Werkstoffkombinationen;
z.B. Al-Cu, Al-Stahl, Nb-Stahl,
Ti-Stahl, Mo-Stahl, Cu-Stahl
Beherrschte Verfahren:
• Rotationsreibschweißen
• Diffusionsschweißen
• Kaltpressschweißen (bis Ø 6 mm)
Reibschweißmaschine: max. Stauchkraft 300 kN Betriebsarten: an Luft und unter Flüssigkeit
Reibschweißung mit Zwischenschichten (Ti / V / Cu / austenit. Stahl / ferrit. Stahl)
Festkörperschweißverfahren
Reibschweißverbindung zwischenKupfer und hochlegiertem Stahl
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Nutzraum: Ø 600 mm; Höhe 600 mm; Tmax 1400 °C
Nutzraum: Ø 300 mm; Höhe 300 mm, Tmax 1600°C
Nutzraum: Ø 200 mm; Höhe 300 mm; Tmax 2000 °C kurzzeitig;Tmax 1800 °C Dauerbetrieb
Nutzraum: Ø 400 mm; Höhe 400 mm; Tmax 1000 °C
Hochvakuum p<10-6 mbar, Leckagerate <10-6 mbar l s-1
� Rost- und säurebeständige Stähle, Vergütungsstähle � Ni-Basislegierungen
� Ti-Legierungen, Leicht- und Sondermetalle (Mo, W)
� Präzisionsteile, spezielle Verbindungsgeometrien,
Stufenlötungen
� Metall-/Keramik-Verbindungen
� Stoffschlüssiges Fügen unterschiedlicher Werkstoffe
Hochtemperaturlöten und Wärmebehandlungen
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Klebtechnik
Mikrokleben
100 µm
� Konzeption, Umsetzung und Prüfung
klebtechnischer Lösungen im Bauwesen
und Maschinenbau
� Einsatz klebtechnischer Ansätze zur Werk-
stoffentwicklung, z.B. textilbewehrter Beton
� Weiterentwicklung der Prozess- und Anlagentechnik
berührender und berührungsloser Dosierverfahren
� Fügen hybrider Werkstoffkombinationen der
Mikrosystemtechnik Mikroapplikation Mikrodosieranlage
Makrokleben
Klebtechnische Analytik
� Mikroskopische Charakterisierung der Klebschichtmorphologie
� Klebstoffrheologie in Abhängigkeit von Temperatur und Belastung
� Mechanische Prüfung von Klebungen unter statischer, zyklischer und
hochdynamischer Last
� Alterungsuntersuchungen unter Einfluss von Klimawechseln, korrosiven
Medien und UV-Licht
Rautenfachwerk Textilbeton
Sandwichelement
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Anwendungsnahe Simulation
� Physikalisch - mathematische Modelle der Prozesse beim
MSG-Schweißen
� Stumpf- und Kehlnaht für T- und Überlappstösse
� Stähle und Al- Legierungen aus einer Datenbank
� Normal Prozess, I/I- und U/I-Modulation
� Beliebige Raumposition der Schweißverbindung
� Simulation des MSG-Schweißprozesses mit
Berücksichtigung der Steuerungsalgorithmen realer
Stromquellen
� Stromquellen Cloos, Fronius, OTC Daihen, EWM
� Berechnung der Wärmeenergie, des Temperaturfeldes, der
Schweißnahtgeometrie, äquivalenter Wärmequelle
� Schnittstelle mit IGRIP, SYSWELD, MICRESS
Simulationsplattform SimWeld
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Prüftechnik und Analytik
Mechanisch-technologische Prüfverfahren
� Hochdynamisch� Zyklisch� Statisch
� Metallographische Analytik
� Korrosionsprüfung� Lecksuche/
Dichtigkeitsprüfung
� Mikrohärte
• Rasterelektronenmikroskop
• Hochdruckprüfung
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Mikro/Nano-Computer-Tomographie(µ-CT) und Echtzeit-Radioskopie
Röntgenanlagen:
• 2 Microfokus-Systeme bis 200 kV, 2 mA
• Minifokus-System 225 kV, 7 mA
• konventionelle Röntgenanlagenbis zu 320 kV, 13 mA
Image Processing/Bilderfassung:
• hochauflösendes HDTV On-Line Image Converter System (220 x 220 mm, 1280 x 1024 Zeilen)
• Digitaler Flat-Panel-Detektor(200 x 200 mm, 512 x 512 Pixel)
8-Achsen Manipulator:
• Positionsgenauigkeit 1 mm für Computer-Tomographie (Cone-Beam-Verfahren)
Durchstrahlungsprüfung/3D-Computertomografie
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Zulassung als Schweißfachbetrieb für
Druckbehälterbau:
nach Druckgeräterichtlinie (AD-HPO)
Stahlbau:
nach großem Eignungsnachweis (DIN 18800-7)
Schweißtechnische Fertigung– Apparatebau
Verarbeitete Werkstoffe
Austenitische und ferritische Stähle
Nickel und Nickelbasis-Basis-Werkstoffe
Amagnetische Werkstoffe
Aluminium und Aluminium-Legierungen
Sonderwerkstoffe (z.B. Titan, Molybdän)
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Laserstrahlschweißen feuerverzinkter Bleche
Beöltes 0,8 mm Karosserieblech DX56D+Z100MB
Verbesserung der Verbindungseigenschaften
Verbesserung der Prozesssicherheit
schnelle Fixierung der Fügepartner
einfache Spannvorrichtungen
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Laserstrahlschweißen mit Haftklebstoffen
Releaseliner (Silikonpapiere, PE-Folien)
Haftklebstoffschicht als
Deckschichten
Trägerschicht (Schaum, Kunststofffolie, Spezialpapier)
Haftklebstoffschicht -Transferklebeband
Releaseliner (Silikonpapiere, PE-Folien)
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Industrielle Umsetzung
Quelle: Käppler & Pausch
Stahlblech DX51D+Z275
t = 1,5 mm, tZink = 20 µm
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Kolloquien und Exkursionen