Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Filtern
Erscheinungsjahr
Dokumenttyp
- Beitrag zu einem Tagungsband (40)
- Zeitschriftenartikel (20)
- Vortrag (16)
- Forschungsbericht (6)
- Posterpräsentation (1)
Sprache
- Deutsch (83) (entfernen)
Schlagworte
- Laserstrahlschweißen (10)
- Additive Fertigung (8)
- Widerstandspunktschweißen (7)
- Laserhybridschweißen (6)
- Gründungsstrukturen (5)
- Hochfester Stahl (5)
- Laser-Pulver-Auftragschweißen (5)
- AM (4)
- Additive Manufacturing (4)
- DED (4)
- Elektromagnetische Schmelzbadunterstützung (4)
- Endkrater (4)
- Liquid Metal Embrittlement (4)
- Offshore Windenergieanlagen (4)
- Automatisierte Fertigung (3)
- Digitalisierung (3)
- Künstliche Intelligenz (3)
- Laserimplantation (3)
- Leichtbau (3)
- MSG-Schweißen (3)
- Rundnaht (3)
- Auftragschweißen (2)
- Automatisierte schweißtechnische Fertigung (2)
- CTW-Test (2)
- Defokussierung (2)
- Directed Enery Deposition (2)
- Elektronenstrahlschweißen (2)
- FGM (2)
- Ferromagnetischer Stahl (2)
- Festigkeit (2)
- Heißrissresistenz (2)
- Inconel 718 (2)
- Laser beam welding (2)
- Laser-Hybridschweißen (2)
- Lichtbogensensorik (2)
- Neuronales Netz (2)
- Qualitätssicherung (2)
- Rissanfälligkeit (2)
- Schweißnahtbewertung (2)
- Schweißsimulation (2)
- Schweißstruktursimulation (2)
- Umweltwirkungen (2)
- Unterpulverschweißen (2)
- Verfahrensvergleich (2)
- WAAM (2)
- Ökobilanzierung (2)
- Überlappbereich (2)
- 316L (1)
- 3DDruck (1)
- AISI D2 (1)
- Additiv (1)
- Additive (1)
- Al-Mg-Si-Legierungen (1)
- Alloy 247 (1)
- Aluminium (1)
- Aluminium-Druckguss (1)
- Artungleiche Werkstoffe (1)
- As-shielded arc welding (1)
- Aufbaustrategie (1)
- Aufgelöste Tragstrukturen (1)
- Auftriebskräfte (1)
- Austenitische Stähle (1)
- Automated manufacturing (1)
- Automatisierte schweißtechniche Fertigung (1)
- Automatisierung (1)
- Automobilindustrie (1)
- Bewegtes Gitter (1)
- Bionik (1)
- CuSn1 (1)
- DED-EB (1)
- DED-LB (1)
- Datenbankstruktur (1)
- Dickblech (1)
- Digitale Bildkorrelationstechnik (1)
- Digitization (1)
- Directed Energy Depositio (1)
- Directed Energy Deposition (1)
- Duplex (1)
- EBAM (1)
- Eindringprüfung (1)
- Einfluss auf Schweißeigenspannungen (1)
- Electromagnetic support (1)
- Electron beam (1)
- Elektonenstrahlschweißen (1)
- Elektromagnetische Badstütze (1)
- Elektromagnetische Porenreduktion (1)
- Elektromagnetische Schmelzbadbeeinflussung (1)
- Elektromagnetische Schmelzbadsicherung (1)
- Elektromagnetische Schmelzbadstütze (1)
- Equivalent stress concentration factors (1)
- FEM (1)
- Flüssigmetallinduzierte Rissbildung (1)
- Flüssigmetallversprödung (1)
- Forschungsdatenmanagement (1)
- Functionally Graded Materials (1)
- Funktionally Graded Material (1)
- Fügequalität (1)
- Fügetechnologie (1)
- Gleeble (1)
- Großrohre (1)
- Heissrisse (1)
- Heißriss (1)
- Heißrissanfälligkeit (1)
- Heißrisse (1)
- Heißzug (1)
- Hochleistungslaserstrahlschweißen (1)
- Hochleistungsschweißen (1)
- Hohlprofilknoten (1)
- Hybrid laser arc welding (1)
- Hybrid welding (1)
- Hybridprozesse (1)
- Hybridschweißen (1)
- Implementierung (1)
- KI (1)
- Kaltzähe Stähle (1)
- Kerbspannungskonzept (1)
- Kl (1)
- Knotenweise Zwangsbedingungen (1)
- Körperschall (1)
- Künstliche Neuronale Netze (1)
- Künstliche neuronale Netze (1)
- LPA (1)
- Laser- und Lichtbogenenergie (1)
- Laser-Metal-Deposition (1)
- Laser-Pulver-Auftragschweißen (LPA) (1)
- Laser-Pulver-Auftragschweißen; Laserstrahlschweißen, Duplex, Pufferschichten (1)
- Laser-Pulver-Auftragsschweißen (1)
- Laserdispergieren (1)
- Laserpulverauftragschweißen (1)
- Laserschweißen (1)
- Laserstrahl-(Hybrid)schweißen (1)
- Laserstrahl-MSG-Hybridschweißen (1)
- Laserstrahlquelle (1)
- Leichtbauprinzipien (1)
- Life Cycle Assessment (LCA) Fusion welding (1)
- Life Cycle Assessment (LCA) Impact categories (1)
- Life Cycle Assessment (LCA) Schweißprozesse (1)
- Life Cycle Assessment (LCA) Umweltwirkungen (1)
- Längsnahtschweißen (1)
- Lötrissigkeit (1)
- MAG Prozesssteuerung (1)
- MSG-Engspaltschweißen (1)
- Mechanisch technologische Kennwerte (1)
- Mittelrippendefekt (1)
- Modellierung (1)
- Nickelbasis-Superlegierungen (1)
- Notch stress approach (1)
- Numerical modeling (1)
- Numerische ISmulation (1)
- Numerische Simulation (1)
- Offshore Windenergie (1)
- OpenScience (1)
- Optische Emissionsspektroskopie (OES) (1)
- Pendelstrategie (1)
- Phänomenologisch (1)
- Pipe manufacturing (1)
- Porosität (1)
- Profilvermessung (1)
- Prozesskette (1)
- Prozessparametern (1)
- Prozesssimulation (1)
- Prozessüberwachung (1)
- Prüfverfahren (1)
- Pufferschichten (1)
- Pulverbettbasiert (1)
- Qualität (1)
- Ray tracing method (1)
- Rissbildung (1)
- Rundnähte (1)
- Schallemissionsanalyse (SEA) (1)
- Schutzgas (1)
- Schutzgasschweißen (1)
- Schweißeignung (1)
- Schweißen von kaltzähen Stählen (1)
- Schweißnahtgeometrie (1)
- Schweißprozesse (1)
- Schweißtechnik (1)
- Schweißunregelmäßigkeiten (1)
- Sensorik (1)
- Simulation (1)
- Spiralstrategie (1)
- Spurgröße (1)
- Stahl und Aluminium (1)
- Temperaturentwicklung (1)
- Thermographie (1)
- Thermomechanisch (1)
- Ti-6Al-4V (1)
- TiB2 (1)
- Tubular joints (1)
- Umwandlungsplastischen Konstante K (1)
- Untersuchung laserstrahlgeschweißter Verbindungen (1)
- Verzug (1)
- Volltransient (1)
- WEBAM (1)
- Weld defects (1)
- Weld pool dynamics (1)
- Weld seam geometry (1)
- Werkstofffragen (1)
- Werkstoffranking (1)
- Widerstandpunktschweißen (1)
- Widerstandspressschweißen (1)
- Windkraftanlagen (1)
- Wire Electron Beam Additive Manufacturing (1)
- Wire electron beam additive manufacturing (1)
- Wärmenachbehandlung (1)
- Zink (1)
- Zinkbeschichtung (1)
- hochfeste Stähle (1)
- quality assurance (1)
- resistance spot welding (1)
- selbstlernendes (1)
- strength (1)
- Äquivalente Spannungskonzentrationsfaktoren (1)
- Äquivalente Wärmequelle (1)
- Ökonomische und ökologische Vorteile (1)
Organisationseinheit der BAM
- 9 Komponentensicherheit (62)
- 9.3 Schweißtechnische Fertigungsverfahren (62)
- 7 Bauwerkssicherheit (4)
- 7.2 Ingenieurbau (4)
- 1 Analytische Chemie; Referenzmaterialien (1)
- 1.9 Chemische und optische Sensorik (1)
- 8 Zerstörungsfreie Prüfung (1)
- 8.0 Abteilungsleitung und andere (1)
- 8.1 Sensorik, mess- und prüftechnische Verfahren (1)
Eingeladener Vortrag
- nein (16)
Der vorgestellte Modellierungsprozess dient zur Abschätzung einer geeigneten äquivalenten Wärmequelle und Berechnung des thermischen Verhaltens beim Laserstrahlschweißen. Die Methode Kombiniert die Vorteile von gägngigen Simulationsverfahren und reduziert die berücksichtigte Anzahl an physikalischen Aspekten und Kalibrierungsparameter. Durch die modellierten physikalischen Phänomene konnten die Informationen über die Strömung im Schmelzbad und dessen Einfluss auf die resultierende lokale Temperaturverteilung und folglich auf das transiente Temperaturfeld gewonnen werden. Dadurch wurde die Simulatioszeit(inkl. Kalibrierungsaufwand) auf weniger als einen Tag Rechenzeit verringert.
Die Entstehung von Erstarrungsrissen stellt ein in der Schweißtechnik lange bekanntes Problem dar. Diese prozessseitige Herausforderung ist selbst nach dem heutigen Wissenstand schwer zu beherrschen und gefährdet die Sicherheit der gefügten Bauteile. Dieses Problem erweist sich als besonders schwierig beim einlagigen Hochleistungslaserstrahlschweißen von Metallteilen hoher Blechstärke, welche eine essentielle Rolle in vielerlei industriellen Anwendungen spielen.
Gegenstand des hier bearbeiteten Forschungsprojekts war die numerische Untersuchung der Entstehungsmechanismen des Mittelrippendefekts beim Laserstrahlschweißen niedriglegierter Stähle. Mittels mehrerer gekoppelter Simulationen, für welche sowohl kommerziellen Softwares, wie COMSOL Multiphysics und ANSYS, als auch in-house entwickelte Programme eingesetzt worden sind, wurden die am stärksten ausgeprägten Mechanismen der Erstarrungsrissbildung und deren Zusammenspiel aufgeklärt. Begleitend zur Simulation wurden mehrere experimentelle Untersuchungen für den niedriglegierten Baustahl S355 an den Blechdicken 12 mm und 15 mm zu deren Validierung durchgeführt. Die Ergebnisse der Simulation des Kristallwachstums, der Diffusion und der Makroseigerung von Schwefel zeigen, dass die Risse für bestimmte Werkstoffe mit einer hohen Konzentration an Verunreinigungen
hauptsächlich metallurgisch bedingt entstehen können. Allerdings zeigte die Untersuchung des Einflusses der Ausbauchung (Bulging) im Mittenbereich der Schweißnaht auf das transiente Temperaturfeld und die transienten Transversalspannungen im risskritischen Bereich auch, dass die Rissbildung nicht nur metallurgisch bedingt und insbesondere auch für aus metallurgischer Sicht eigentlich rissunkritische Materialien auftreten kann.
Der Bulging-Bereich hat sich in der Untersuchung als besonders kritisch in allen Teilen der Simulationskette gezeigt. Die Einflüsse dieser geometrischen Besonderheit konnten bei allen physikalischen Teilaspekten der Problematik als heißrissinduzierend identifiziert werden. Von besonderer Bedeutung wird an dieser Stelle das erkannte Zusammenspiel dieser Einflüsse hervorgehoben. Bisher wurde die Bildung der Erstarrungsrisse hauptsächlich durch einen einzelnen physikalischen Aspekt, wie z.B. rein metallurgisch oder rein thermomechanisch bedingt, isoliert betrachtet. Die gewonnen Erkenntnisse über die Einflüsse des Bulgings auf die unterschiedlichen Teilaspekte zeigen deutlich, dass alle Entstehungsmechanismen auch die Schmelzbadgeometrie als Ursprung haben. Von dieser hängen die transienten Temperatur- und Spannungsfelder, die Kristallwachsrichtung, die Erstarrungsgeschwindigkeit und die Konzentration von Verunreinigungen, welche zur Entstehung von niedrigschmelzenden Phasen führt, ab.
Die Ergebnisse des Forschungsvorhabens sind vielfach in referierten Zeitschriften und auf Fachtagungen veröffentlicht worden. Hervorzuheben dabei ist der „Best Presentation Award“ auf der LANE Conference 2018 in Fürth, wodurch die Thematik einem breiten Publikum bekannt gemacht werden konnte.
In dieser Studie wurde die Heißrissanfälligkeit beim Laserstrahlschweißen für die Werkstoffe 1.4376, 1.4301 und 1.4828 mit Hilfe des CTW Test quantifiziert. Bei den Versuchen konnten Erstarrungsrisse in den Proben generiert werden. Zusätzlich können mit der Bildkorrelations-Technik die lokalen Dehnungen und Dehnungsraten während des Heißrisstests gemessen wer den. In Verbindung mit einem externen Diodenlaser zum Beleuchten der zu messende Oberfläche und lnterferenzfiltern an den Kameras konnten die DIC Messungen ohne optische Störungen durchgeführt werden.
Die Ergebnisse zeigen, dass die Heißrissbildung bei einer externen Belastung von 3 % für die Stahlsorte 1.4376 zu erwarten ist. Für die Stahls orte 1.4301 beträgt dieser Grenzwert 2 % und 1,5 % für die Stahlgüte 1.4828. Außerdem ist zu beobachten, dass die Gesamtrisslänge mit zu nehmender äußerer Zugbeanspruchung steigt
Untersuchungen der Heißrissanfälligkeit laserstrahlgeschweißter Verbindungen austenitischer Stähle
(2017)
Die lokalen Dehnungen bzw. Dehngeschwindigkeiten im heißrisskritischen Temperaturintervall sind Funktionen des Temperaturfeldes im Nahbereich des Schmelzbades (Schweißverfahren, Werkstoff), der thermo-mechanischen Kennwerte des Versuchswerkstoffes sowie von außen aufgebrachten Verfor-mungen. Da die lokal vorherrschenden Dehnungen im Nahbereich des Schmelzbades nicht bzw. nur mit sehr aufwendigen Methoden ermittelt werden können, dienen bespielweise die im CTW-Test (Controlled Tensile Weldability) von außen aufgebrachten Dehnungen oder Dehnraten als Kriterium für die Heißriss-empfindlichkeit. In dieser Studie wurde CTW-Test zur Untersuchung der Heißrissresistenz verschiedenen austenitischen Stählen eingesetzt.
Der Trend zum Leichtbau und die Transformation zur E-Mobilität in der
Automobilindustrie befeuern die Entwicklung neuer hochfester Stähle für den Karosseriebau. Derartige Werkstoffe sind beim Widerstandspunktschweißen besonders rissanfällig (LME). Das Schweißen unter Zug stellt eine effektive Methode um die LME-Anfälligkeit unterschiedlicher Werkstoffe qualitativ zu bestimmen.
Die numerische Simulation hilft, Probleme bei additiven Bauprozessen früh zu erkennen und Optimierungspotentiale auszuschöpfen. Ziel ist, im additiven Auftragschweißen (DED) die Zahl der nötigen Versuche durch Vorhersagen zu verringern und Prozessgrößen zu visualisieren. Eine besondere Anwendung der Simulation ist die Generierung verzugskompensierter Geometrien: Durch die Berechnung des Bauteilverzugs kann die Geometrie vor dem Bauen so verändert werden, dass sie mit Verzug die gewünschte Toleranz erreicht. So kann Zerspanvolumen und Aufmaß reduziert werden.
Vorhersage zur Bauteilmaßhaltigkeit bei der additiven Fertigung mittels Schweißstruktursimulation
(2017)
Ziel bei der Anwendung von Schweißstruktursimulation in der additiven Fertigung ist die Anzahl an notwendigen Experimenten bis zur Erreichung von Maßhaltigkeit und gewünschter Bauteilqualität zu reduzieren. Für die Laser-Metal-Deposition besteht durch die im Vergleich zu pulverbettbasierten Verfahren größeren Auftragsraten und Spurgrößen - die Möglichkeit, schon heute volltransiente thermomechanische Simulationen für kleine Bauteile durchzuführen. Da das Bauteil nicht von Pulver umschlossen ist, kann im Prozess die Wärmeverteilung und der Bauteilverzug gemessen werden.
In diesem Vortrag wird der Arbeitsablauf beim additiven Aufbau einer kleinen Struktur aus Inconel 718 demonstriert. Im Experiment werden die Temperaturverteilungen mittels Thermoelementen sowie der Verzug der Bodenplatte durch einen Laserabstandssensor gemessen. Die phänomenologische Wärmequelle in der Simulation wird anhand von Temperaturmessungen und Querschliffen kalibriert und der mechanische Verzug der Basisplatte wird mit in-situ Messwerten abgeglichen.
Abschließend wird die Rechenzeit des Modells bewertet und gezeigt wie die Simulation die Bauteilqualität vorhersagen kann.
Dieser Beitrag stellt Ergebnisse der Untersuchungen zum Auftragschweißen als Plasma-Laserstrahl-Hybrid-Prozess dar. Es hat sich gezeigt, dass ein Laserstrahl, der in einer gemeinsamen Prozesszone mit einem Plasma-Pulver-Auftragschweißprozess vorlaufend angeordnet ist, diesem Prozess eine erhebliche Geschwindigkeitssteigerung sowie eine Verbesserung der Stabilität ermöglicht. Der Hybrid-Prozess konnte mit Verschleißschutzwerkstoffen
sowie dem Korrosionsschutzwerkstoff Inconel 625 bei Vorschubgeschwindigkeiten von bis zu 10 m/min erfolgreich validiert werden.
Im Hinblick auf die aktuellen Entwicklungen zu Hochgeschwindiglceits-Laserstrahlauftragschweißen kann der Plasma-Laserstrahl-Hybrid-Prozess
zwischen diesen und den konventionellen Verfahren eingeordnet werden.
Hybrides Auftragschweißen: Potentiale des laserunterstützten Plasma-Pulver-Auftragschweißens (PTA)
(2018)
In diesem Beitrag wurden Untersuchungen zu einem neuartigen hybriden Laser-Plasma-Beschichtungsverfahren vorgestellt. Mit dem Ziel, die Produktivität und Wirtschaftlichkeit von Korrosions- und Verschleißschutzschichten zu steigern, wurde das kostengünstige PTA-Verfahren durch einen Laser als zweite Energiequelle ergänzt. Die vorlaufende Laserstrahlung stabilisiert den Plasmalichtbogen und ermöglicht erst eine Auftragsschweißung bei hohen Geschwindigkeiten. Die hohen Auftragraten von 4,2-5,7 kg/h bei gleichzeitig Streckenenergien von 630-720 J/cm zeigen das mögliche Potential des vorgestellten hybriden Ansatzes. In weiteren Untersuchungen muss der Prozess z.B. in Bezug auf die Oberflächenwelligkeit der Beschichtungen über eine Parameteroptimierung weiter verbessert werden. Nach den bisherigen gesammelten Erfahrungen mit dem Hybridprozess ist davon auszugehen, dass durch eine Anpassung der Energiedichteverteilung das Lasers, die Prozessgeschwindigkeiten noch einmal gesteigert werden können.
Beim Unterpulverschweißen sind die Prozessgeräusche ein Indikator für eine gute Fügequalität. Diese Beurteilung kann i.d.R. nur von einer erfahrenen Fachkraft durchgeführt werden. Eine kürzlich entwickelte künstliche Intelligenz kann automatisch das akustische Prozesssignal anhand vortrainierter Merkmale klassifizieren und die Fügequalität anhand des Geräuschs beurteilen. Der Algorithmus, einmal richtig trainiert, kann den Prüfaufwand beim Unterpulverschweißen deutlich reduzieren.