TY - GEN A1 - Reimann, Ronny A1 - Rödiger, Stefan A1 - Stein, Erhard A1 - Kilian, Andrè A1 - Dittrich, Corinne A1 - Petrick, Ingolf T1 - Die Beschreibung der Fluiddynamik und der Lichtintensität im neuen MULT Reaktor KW - Photobioreaktor KW - Fluiddynamik KW - Lichtintensität Y1 - 2013 N1 - Algen und die globalen Megatrends, Tagungsband, 6. Bundesalgenstammtisch, 13. und 14. Mai 2013 Bürgerhaus Wilhelmsburg, Hamburg-Wilhelmsburg SP - S. 30 PB - DECHEMA CY - Frankfurt, M. ER - TY - CHAP A1 - Kilian, Andrè A1 - Winkelmann, Ralf ED - Lampke, Thomas ED - Wagner, Guntram ED - Wagner, Martin Franz-Xaver T1 - Löten von Stahl-Kunststoff-Stahl-Verbundwerkstoffen T2 - Tagungsband zum 19. Werkstofftechnischen Kolloquium in Chemnitz 16.03.-17.03.2017, Chemnitz 2017 N2 - Der konsequente Leichtbau ist eine zwingende Voraussetzung, um den wachsenden gesellschaftlichen Erwartungen an Energieeffizienz, Klimaschutz, Kraftstoffverbrauch, Komfort und Nachhaltigkeit zu entsprechen. Mit den entwickelten Stahl-Kunststoff-Stahl-Verbundwerkstoffen existieren neue Werkstoffe, welche ein hohes Leichtbaupotenzial aufweisen. Diese Werkstoffe gestatten es dem Endanwender – der Mobilität produzierenden Industrie –, mit vorgefertigten Leichtbauverbundwerkstoffen zu arbeiten. Diese neuen Stahl-Kunststoff-Stahl-Verbundwerkstoffe intelligent zu nutzen, erfordert geeignete Fügetechnologien. Das tragfähige Verbinden von Stahl-Kunststoff-Stahl-Verbundwerkstoffen unter Beibehaltung des Multimaterialkonzeptes wird zum zentralen Baustein der Realisierung von Leichtbau. Werden zusätzlich Ziele wie Fügegeschwindigkeiten von 4 m/min, unmittelbare Weiterverarbeitung der gefügten Teile, keine negative Beeinflussung des Stahl-Kunststoff-Verbundes, metallische und dichte Verbindungen, Prozesssicherheit und höchste ästhetische Zielstellungen formuliert, bedarf es der Entwicklung einer neuen Fügetechnologie. Konventionelle thermische Verfahren wurden überprüft und als nur begrenzt anwendbar beurteilt. Es ist notwendig, die z. Zt. minimale thermische Prozessenergie um ca. 2/3 zu reduzieren. Dies gelingt durch die energetische Trennung des Lotaufschmelzprozesses vom Bauteilaktivierungsprozess. Unabhängig davon muss mit niedrig schmelzenden Loten auf Sn-Zn-Basis gearbeitet werden. Die Aktivierung der Oberfläche der zu verbindenden Substrate kann mit Flussmitteln, aber auch mittels Laserstrahlung erfolgen. Auch Lichtbögen wurden untersucht. Diese können jedoch in dem angestrebten Geschwindigkeitsbereich nicht prozesssicher benutzt werden. Am Beispiel der Herstellung von Bördelnähten wird die Anwendbarkeit des Flüssigkeitsstrahllötens mit Laserunterstützung vorgestellt. Werden die Stahl-Kunststoff-Stahl-Verbundwerkstoffe an massive Teile gelötet, muss zusätzlich die differierende Wärmeleitung berücksichtigt werden. Dieser Einfluss wird bei der Positionierung der beiden Energiequellen beachtet. Die Eigenschaften der hergestellten Verbindungen wurden physikalisch und metallografisch bewertet. Eine Methode der Beurteilung von Delaminationen war zu entwickeln. KW - Stahl-Kunststoff-Stahl-Verbundwerkstoff KW - Flüssigkeitsstrahllöten Y1 - 2017 SN - 978-3-00-055705-7 SP - 247 EP - 257 PB - TU Chemnitz, Fakultät für Maschinenbau, Eigenverlag CY - Chemnitz ER - TY - CHAP A1 - Kilian, Andrè A1 - Rogovits, Rainer A1 - Winkelmann, Ralf ED - Lampke, Thomas ED - Wagner, Guntram ED - Wagner, Martin Franz-Xaver T1 - Dichte, flächige, punktuell verstärkte Verbindungen an beschichteten Bauteilen T2 - Tagungsband zum 20. Werkstofftechnischen Kolloquium, Chemnitz, 2018 N2 - Das thermische Fügen aber auch das Kleben von Bauteilen führt zu einer bzw. erfordert eine Zerstörung der Beschichtung im Bereich der Verbindung. Es wird in diesem Bereich ein Nachbeschichten notwendig. Dieser Prozess ist eine technische Herausforderung, da die häufig existierende Forderung nach optisch einwandfreien Oberflächen kaum garantiert werden kann. Technisch und wirtschaftlich bedeutend sind diese Probleme besonders bei der Herstellung von Verbindungen an endbeschichten Bauteilen. Dieser Beitrag stellt eine Möglichkeit vor, Bauteile mit einer Polymerbeschichtung zu fügen, ohne die Beschichtung im Sichtbereich zu beeinflussen. Es wurde eine Beschichtung entwickelt, welche außer den üblichen Aufgaben, wie Korrosionsschutz, Design usw., selbst die Basis für eine Verbindungsherstellung ist und somit eine weitere Funktion übernimmt. Die Anregung, eine Verbindung einzugehen, erfolgt durch thermo-mechanische Energie. Auf Klebstoffe wird komplett verzichtet. Es sind dichte, flächige Verbindungen herstellbar, welche punktuell unterstützt werden können. Die Qualifizierung des Clinchens für die Herstellung von punktuellen Verbindungen erfordert neben der Werkzeuganpassung auch eine hohe Dehnbarkeit der Beschichtung. Verfahrensparameter werden ebenso wie die Verbindungseigenschaften, einschließlich deren Veränderungen, infolge korrosiver Beanspruchung vorgestellt. KW - Pulverbeschichten KW - Wirbelsintern KW - Induktion KW - Linienförmige Verbindungen KW - Clinchen Y1 - 2018 SN - 978-3-00-058901-0 SP - 284 EP - 294 PB - Eigenverlag, Chemnitz CY - Chemnitz ER - TY - GEN A1 - Winkelmann, Ralf A1 - Kilian, Andrè A1 - Rogovits, Rainer T1 - Punktuelle und flächige Verbindungen an beschichteten Bauteilen T2 - JOT - Journal für Oberflächentechnik N2 - Das thermische Fügen aber auch das Kleben von Bauteilen führt zu einer bzw. erfordert eine Zerstörung der Beschichtung im Bereich der Verbindung. Es wird in diesem Bereich ein Nachbeschichten notwendig. Dieser Prozess ist eine technische Herausforderung, da die häufig existierende Forderung nach optisch einwandfreien Oberflächen kaum garantiert werden kann. Technisch und wirtschaftlich bedeutend sind diese Probleme besonders bei der Herstellung von Verbindungen an endbeschichten Bauteilen. Dieser Beitrag stellt eine Möglichkeit vor, Bauteile mit einer Polymerbeschichtung zu fügen, ohne die Beschichtung im Sichtbereich zu beeinflussen. Es wurde eine Beschichtung entwickelt, welche außer den üblichen Aufgaben, wie Korrosionsschutz, Design usw., selbst die Basis für eine Verbindungsherstellung ist und somit eine weitere Funktion übernimmt. Die Anregung, eine Verbindung einzugehen, erfolgt durch thermo-mechanische Energie. Auf Klebstoffe wird komplett verzichtet. Es sind dichte, flächige Verbindungen herstellbar, welche punktuell unterstützt werden können. Die Qualifizierung des Clinchens für die Herstellung von punktuellen Verbindungen erfordert neben der Werkzeuganpassung auch eine hohe Dehnbarkeit der Beschichtung. Verfahrensparameter werden ebenso wie die Verbindungseigenschaften, einschließlich deren Veränderungen, infolge korrosiver Beanspruchung vorgestellt. KW - Fügen KW - Beschichtung KW - Verbindung KW - Thermoplastisch KW - Thermomechanisch Y1 - 2019 U6 - https://doi.org/10.1007/s35144-019-0286-z SN - 0940-8789 SN - 2192-869X VL - 59 IS - 9 SP - 56 EP - 63 ER - TY - RPRT A1 - Winkelmann, Ralf A1 - Kilian, Andrè A1 - Bürkner, Gunnar A1 - Alaluss, Khaled T1 - Entwicklung einer Technologie zum thermischen Fügen beschichteter Stahl/Kunststoff/Stahl-Verbundwerkstoffe - Spray-Brazing - T1 - Development of a technology for thermal assembling of coated steel/plastic/steel compounds - Spray Brazing N2 - Das Automobil der Zukunft muss die wachsenden gesellschaftlichen Erwartungen im Hinblick auf Energieeffizienz, Kraftstoffverbrauch, Klimaschutz, Sicherheit, Komfort und Nachhaltigkeit erfüllen. Dem Leichtbau kommt dabei eine besondere Rolle zu. Neuere Entwicklungen gestatten es, dem Endanwender – der Mobilität produzierenden Industrie – bereits mit vorgefertigten Leichtbauverbundwerkstoffen, den Stahl-Kunststoff-Stahl-Verbundwerkstoffen, zu arbeiten. Diese neuen Stahl-Kunststoff-Stahl-Verbundwerkstoffe intelligent zu nutzen, erfordert geeignete Fügetechnologien. Ziel des Vorhabens ist daher die Entwicklung einer neuen Fügetechnologie zur Herstellung von Karosseriekomponenten mit Stahl/Kunststoff/Stahl-Verbundwerkstoffen und verschiedenen Werkstoffen durch den Einsatz von thermischer Energie in Form nicht übertragener Lichtbögen und der Laserstrahlung. Angestrebt wird die Herstellung von metallischen, dichten linienförmigen Verbindungen zwischen Stahl-Kunststoff-Stahl-Verbundwerkstoffen und verzinkten Stählen bei Fügegeschwindigkeiten bis 4m/min mit folgenden Eigenschaften: Zugfestigkeiten > 100 MPa, keine Delamination des Stahl-Kunststoff-Stahl-Verbundes sowie eine gleichmäßige konkave Nahtgeometrie. Eine Delamination des Polymers infolge der Verbindungsherstellung ist zu vermeiden. Es sollen mit der Nutzung von Lichtbogenlöt- und Laserprozessen die Vorteile dieser Technologie, wie die problemlose Integration in die Roboterfertigung (hoher Automatisierungsgrad), nur einseitige Zugänglichkeit (gegenüber Clinchen oder Stanznieten), spalt- und positionstolerant (Erstarrungsbedingungen) sowie keine aufwendigen Vorbehandlung und längeres Fixieren (gegenüber Kleben) erhalten bleiben. Im Rahmen dieser Arbeit wurde für die Herstellung metallischer dichter artgleicher Verbindungen zu Stahl-Kunststoff-Stahl-Verbundwerkstoffen mit extrem dünnen Einzelblechlagen das Flüssigkeitsstrahllöten entwickelt. Erforderlich sind eine Verflüssigung des Lotzusatzwerkstoffes, die Aktivierung der Fügestelle sowie die präzise Einhaltung eines Temperaturregimes, um delaminationsfreie Fügungen herzustellen. Die Nutzung der Induktion ist eine Möglichkeit, den Zusatzwerkstoff zu verflüssigen. Um die angestrebten hohen Lötgeschwindigkeiten von ca. 4 m/min zu erzielen, bedarf es einer sicheren Aktivierung der Fügestelle. Die Laserstrahlung ist hierfür geeignet. Neben der Zielstellung, bei hohen Fügegeschwindigkeiten delaminationsfreie Verbindungen herzustellen, waren als Randbedingung Verbindungsfestigkeiten definiert, die deutlich über denen von Klebungen liegen. Dies konnte sicher erreicht werden. Weiterhin wurde eine konkave Nahtgeometrie erzielt. Das entwickelte Flüssigkeitsstrahllöten ist geeignet, um Verbindungen zu extrem dünnen Bauteilen herzustellen. Delaminationen des Stahl-Kunststoff-Verbundes sind vermeidbar. Die Festigkeit der Verbindung liegt bei ca. 100 MPa. Weiterhin wurden zur Charakterisierung der hergestellten Verbindungen korrosive und metallografische Prüfungen herangezogen. Alle Untersuchungsergebnisse wurden in dieser Arbeit zusammengefasst. N2 - The car of the future has to fulfil the growing social expectations with respect to energy efficiency, fuel consumption, climate protection, safety, comfort and sustainability. A special role thereby belongs to lightweight design. New developments give the final users - the mobility producing industry - the possibility to use steel/plastic/steel-compounds. Intelligent use of these new steel/plastic/steel-compounds demands adequate technologies of joining. Target of the project is the development of a new joining technology to produce body components out of steel/plastic/steel-compounds and different materials using thermal energy in form of non-transferred arcs and laser radiation. Tight linear metallic joints are aimed between steel/plastic/steel-compounds and zinc coated steel parts. The joints shall fit the following requirements: up to 4 m/min speed of assembling, tensile strength > 100 MPa, no delamination of the steel/plastic/steel-compound and an even concave geometry of the joint. Also the delamination of the polymer should be avoided meanwhile the brazing. The potentials of arc-brazing and laser processes like smoothly integration into robot based production lines (high degree of automation) shall be preserved like the possibility to handle from one side only (compared to clinching ore punch riveting), allowance of gaps and small positioning variations (terms of setting), no complex pre-treatment and no long term fixing (compared to glueing). In the context of the project has been developed the spray-brazing to realize tight linear metallic joints between parts made of steel/plastic/steel-compounds with extremely thin single steel sheet layers. Essential are the liquefaction of the filler metal, the activation of the join patch and the precise observance of the temperatures regime to realize joints free of delamination. Induction might be used to liquefy the metal filler. To reach the aimed brazing speed of 4 m/min it is necessary to activate the join patch in a save manner. Laser surface treatment is suitable for this purpose. In addition to the aimed delamination-free joints at high speed-assembling the defined joint strength has been reached reliable. A concave geometry of the joint has been realized. The developed spray-brazing is suitable to realize joints to extremely thin components. The delamination of the steel/plastic-compound is avoidable. The joints strength is about 100 MPa. Additional corrosive and metallographic tests have been done to characterize the realized joints. All results are summarized in this work. KW - Stahl-Kunststoff-Stahl-Verbundwerkstoffe KW - Löten KW - Flüssigkeitsstrahllöten Y1 - 2016 SN - 978-3-946885-06-1 N1 - Bericht des Forschungsvorhaben P 1073 / S 024/10214/14 PB - Verlag und Vertriebsgesellschaft mbH CY - Düsseldorf ER - TY - GEN A1 - Kilian, Andrè A1 - Klein, Thomas A1 - Winkelmann, Ralf A1 - Brück, Werner ED - Lampke, Thomas ED - Wagner, Guntram ED - Wagner, Martin Franz-Xaver T1 - Hochgeschwindigkeitslöten mit Flachdrähten - Verfahrensentwicklung T1 - High Speed Soldering with Flat Wires – process development T2 - Tagungsband zum 18. Werkstofftechnischen Kolloquium in Chemnitz, 10. und 11. März 2016 N2 - Flachdrähte werden in der Schweißtechnik häufig mit dem Ziel eingesetzt, die Fügegeschwindigkeit zu erhöhen. Demgegenüber sind erhebliche Aufwendungen bzgl. der Förderung dieser Drähte zu registrieren. Es galt, bei der realisierten Löttechnologieentwicklung den Vorteil der hohen Geschwindigkeit zu nutzen und den Nachteil, die Förderprobleme, zu korrigieren. Mittels 2-dimensionaler Hochgeschwindigkeitsaufnahmen sowie hoch auflösender U-I-t-Messungen werden deutliche Veränderungen der Struktur des Lichtbogens beim Übergang von Rund- zu Flachdrähten nachgewiesen. Diese werden ursächlich für die hohen einstellbaren Fügegeschwindigkeiten (ca. 3 m/min) interpretiert. Parameterstudien zum Löten mit Al-Basis-Flachdrähten komplettieren diese Angaben. Es werden Kennpunkte für die Definition der Maschinenkennlinie vorgestellt. Die hergestellten Lötverbindungen sind metallografisch beurteilt und ihre mechanischen Eigenschaften ermittelt worden. Ein Schwerpunkt der durchgeführten Arbeiten fokussiert auf die Anwendbarkeit des flachen Drahtes für die Herstellung von Bördelnähten mit möglichst kleinem Öffnungswinkel und großer Anbindungsfläche. Als Randbedingung war eine konkave Nahtgeometrie, mit dem Ziel Nacharbeiten zu reduzieren, definiert. Angaben zu Toleranzen und zum Auftreten von Spritzern sind erarbeitet. Es liegen Ergebnisse für die Herstellung von St-St-Verbindungen vor. Die Prozessstabilität konnte durch die Nutzung von Runddrähten, welche örtlich unmittelbar vor dem Lichtbogen zu Flachdrähten umgeformt wurden, sowie durch die Anpassung der Energieübertragung - der Stromkontaktdüse - erzielt werden. Es wird ein neues Drahtvorschubsystem vorgestellt. N2 - Flat wires are often used in welding technique to increase the joining velocity. In contrast there is a considerable effort for the haulage of such wires. Goal of the realized development of brazing technology is to earn the benefit of the high velocity and correcting the haulage problems. Using 2-dimensional high-speed-video-footages and high-resolution U-I-t-measurements significant changes in the arcs structure have been detected meanwhile the shift from round to flat wires. They are interpreted to be casual for the high joining velocity (about 3 m/min) adjustable using flat wires. These data is completed by parameter studies on soldering using Al-flat wires. Checkpoints for the definition of the machines characteristics are represented. The soldered connections have been evaluated metallographical and their mechanical properties have been ascertained. One focus of the investigations described here has been the usability of flat wire for forming flanged seams with preferably small opening angle and big connection area. As an edge condition concave seam geometry has been defined for reduced rework. Specifications for tolerances and the appearance of spatter are developed. Results for the forming of steel-steel-connections are available. Process stability has been achieved using round wires which have been transformed into flat wires next to the arc and adapting the transfer of energy -the power contact cone. A new wire feeder unit is presented. KW - Hochgeschwindigkeitslöten KW - Flachdrähte KW - Bördelnähte Y1 - 2016 SN - 978-3-00-052212-3 SP - 100 EP - 109 PB - TU Chemnitz, Fakultät für Maschinenbau, Institut für Werkstoffwissenschaft und Wertstofftechnik CY - Chemnitz ER - TY - GEN A1 - Winkelmann, Ralf A1 - Kilian, Andrè A1 - Serafinski, Daniel T1 - Flüssigkeitsstrahllöten - ein Verfahren zur Herstellung von Verbindungen an extrem dünnen Bauteilen T1 - Wspomagane laserowo spajanie strumieniem ciekłego lutu – technologia łączenia ekstremalnie cienkich elementów T2 - Przegląd Spawalnictwa N2 - Das Automobil der Zukunft muss die wachsenden gesellschaftlichen Erwartungen im Hinblick auf Energieeffizienz, Kraftstoffverbrauch, Klimaschutz, Sicherheit, Komfort und Nachhaltigkeit erfüllen. Dem Leichtbau kommt dabei eine besondere Rolle zu. Neuere Entwicklungen gestatten es, dem Endanwender – der Mobilität produzierenden Industrie – bereits mit vorgefertigten Leichtbauverbundwerkstoffen, den Stahl-Kunststoff-Stahl-Verbundwerkstoffen, zu arbeiten. Diese neuen Stahl-Kunststoff-Stahl-Verbundwerkstoffe intelligent zu nutzen, erfordert geeignete Fügetechnologien. Das tragfähige Verbinden von Stahl-Kunststoff-Stahl-Verbundwerkstoffen unter Beibehaltung des Multimaterialkonzeptes wird zum zentralen Baustein der Realisierung von Leichtbau. Ziel des Beitrages ist es, eine neuartige, effiziente Fügetechnologie zur Herstellung von Karosseriekomponenten mit Stahl-Kunststoff-Stahl-Verbundwerkstoffen und konventionellen Stählen durch den Einsatz thermischer Energie in Form eines metallischen Flüssigkeitsstrahles vorzustellen. N2 - Motoryzacja przyszłości musi sprostać rosnącym społecznym oczekiwaniom związanym z efektywnym wykorzystaniem energii, zużyciem paliwa, ochroną środowiska, bezpieczeństwem, komfortem i trwałością. Lekkie konstrukcje pojazdów odgrywają przy tym szczególną rolę. Najnowsze rozwiązania technologiczne pozwalają użytkownikowi – w tym wypadku branży motoryzacyjnej – pracować z odpowiednio przygotowanymi lekkimi kompozytami na bazie stali i tworzywa sztucznego. Inteligentne zastosowanie tych kompozytów typu sandwich wymaga odpowiedniej technologii łączenia. Uzyskanie połączeń kompozytów, które spełniają warunki nośności, przy uwzględnieniu wielomateriałowej struktury pojazdu będzie głównym aspektem realizacji lekkich konstrukcji w motoryzacji. Celem artykułu jest przedstawienie nowej, efektywnej technologii wykonywania połączeń elementów karoserii z blach kompozytowych i konwencjonalnych z wykorzystaniem energii cieplnej strumienia ciekłego metalu i aktywacji laserowej. KW - cementing KW - soldering KW - steel-plastic-steel KW - composite material KW - laser activation KW - spajanie KW - lutowanie KW - materiał kompozytowy KW - stal - tworzywo sztuczne - stal KW - aktywacja laserowa KW - Flüssigkeitsstrahllöten KW - Stahl-Kunststoff-StahlVerbundwerkstoffe KW - Laseraktivierung Y1 - 2016 UR - www.pspaw.pl/index.php/pspaw/article/download/649/656 SN - 0033-2364 VL - 88 IS - 9 SP - 9 EP - 13 ER -