Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU
Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU

Thermisches Fügen

Hochflexible Schweißtechnologien für Stahl, Leichtmetalle und Materialkombinationen

Wir entwickeln komplette schweißtechnologische Lösungen – von der Analyse der Fügeaufgabe, der Betrachtung der Auswirkungen des Schweißprozesses auf die Konstruktion, den Werkstoff und die entstehenden Produkteigenschaften, der Produkt- und Technologieoptimierung bis hin zur industriellen Umsetzung.

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Großprojekte, Auszug:

  • Einsatz modernster Fügeverfahren (hohe Prozessgeschwindigkeiten, Null-Fehler, energieeffizient)
  • Fügetechnologien für den Leicht- und Mischbau
  • Energie- und Ressourceneffizienz in der Fügetechnik
  • Schweißprozess- und -verzugssimulation
  • Bauteilsimulation und -optimierung
  • Betrachtung und Optimierung von Prozessketten

Moderne Fügetechnologien

  • Laserstrahltechnologien (Schweißen/Löten mit und ohne Zusatzwerkstoff, Remote- und Scannerschweißen, Hybridschweißen, Auftragsschweißen, Schneiden, Härten, Laserschweißzangen)
  • Lichtbogentechnologien (MAG, MIG, CMT, ColdArc, ForceArc, Plasmaschweißen, WIG-Schweißen)
  • Widerstandspunkt- und Widerstandsbuckelschweißen
  • Sondertechnologien (Reibschweißen, Magnet-Arc-Schweißen, Fügetechnologien für Mischverbindungen (Metall, FVK)

Innovative Fügetechnologien für den Leicht- und Mischbau

  • Schweißen/Löten von Metall-Mischverbindungen wie z. B. Stahl-/Aluminiumlegierungen, Stahl-/Magnesiumlegierungen oder Aluminium-/Magnesiumlegierungen (punktförmig, linienförmig, flächig)
  • nicht-thermische Fügetechnologien für Metall-FVK-Mischverbindungen

Bewertungssysteme zur Kosten-, Energie- und Ressourceneffizienz von Fügetechnologien

  • Bewertung und Vergleich von Fügetechnologien
  • Bewertung von Fügetechnologien in Prozessketten
  • Variantenvergleich
  • Entwicklung neuer Fügestrategien

Prozess und Bauteil - Analysieren, Modellieren, Optimieren

  • Prozessanalyse
  • Schweißprozess- und -verzugssimulation
  • Schadensanalyse
  • Bauteilkonstruktion (schweißgerechtes Konstruieren)
  • Bauteilsimulation und -optimierung
  • Bestimmung von Bauteil- und Materialeigenschaften

Prototyping - Von der Idee zur praktischen Umsetzung

  • Fertigungskonzepte
  • Laborumsetzung
  • Fertigungsumsetzung
  • Qualitätssicherung

Laserbearbeitungs- anlagen

  • 10 kW-Scheibenlaser mit Portalsystem (TRUMPF TruLaser Cell 7020 mit TruDisk 10002)
  • 6 kW-Scheibenlaser mit Industrieroboter und Linearachse (TRUMPF TruDisk 6002, KUKA KR100HA auf Linearachse und DKP 400)
  • verschiedene Optiken (z. B.: BEO D70 + Bifokaloptikerweiterung, Scansonic - ALO3, ILV-Scanner [Linienscanner mit Leistungssteuerung])
  • Laserschweißzangen (IPG LSS1 YR3000, TRUMPF Rayflex Alpha mit PFO33-2)
  • Laser-Picker (IPG YR3000)
  • Diodenlaser 2x 500 W zum Laserhärten und Laserstrahllöten
  • verschiedene Laserbearbeitungsoptiken zum Schweißen (auch Scanner), Auftragsschweißen, Löten, Schneiden und zur Wärmebehandlung
  • Prozesssensorik und Nahtverfolgungssysteme

Schweißausrüstung

  • MSG-Schweißstromquellen (EWM Phoenix 522 ColdArc / ForceArc, Fronius Transpuls Synergic 5000, Merkle 55 HighPuls RS)
  • Plasma- / WIG-Schweißstromquellen (EWM Tetrix 400, Fronius TransTig 4000 Job)
  • hängender Schweißroboter mit Drehkippmodul (REIS RV20-16 und RDK05)
  • Laser-MSG/Laser-Plasma
  • Servomotorisch angetriebene Mittelfrequenz-Widerstandspunktschweißmaschine
  • Kondensatorentladungsschweißanlage (GLAMATRONIC GKS-C 20-40-Q)
  • Reibschweißtechnik: punktförmig, linear, flächig

Prozessanalyse

  • Hochgeschwindigkeitskamerasysteme bis ca. 100 000 Hz (versch. Frequenzbereiche, ohne und mit Fremdbeleuchtung)
  • Hochgeschwindigkeits-Thermografie (Bildfrequenz 800 Hz, Temperaturempfindlichkeit 10 mK)
  • Pyrometer 5–500 K und 300–1600 K
  • Abschreckdilatometer bis ca. 1500 K/s

Verbindungs- und Bauteilprüfung (Auswahl)

  • Zug-Druck-Prüfmaschinen (bis 100 kN, multiaxial)
  • Schwingprüfung (bis ± 100 kN, bis 400 Hz, multiaxial)
  • Impact-Prüfung (schlagdynamisch, bis max. 40 kJ)
  • Metallografie (einschl. Härte, REM, EDX)
  • Korrosionsprüfung (Salzsprühnebeltest, VDA-Wechseltest, Kondenswassertest, Außenbewitterung)
  • Durchführung von Wärmebehandlung
  • Zerstörungsfreie Prüfung (Ultraschall, Röntgen, Tomographie)
  • Nahtgütebewertung (nach DIN EN Normen)

Software (Auswahl)

  • Pro-Engineer/CATIA/AutoCAD/Inventor
  • ANSYS/ABAQUS
  • DEFORM/PAM-STAMP/AUTOFORM