Veröffentlichungen und Vorträge

Szallies, Konstantin; Riebel, Christian; Piper, Oliver; Bergmann, Jean Pierre
Einseitiges Widerstandsschweißen von Kunststoff und Metall - mechanische Eigenschaften und Oberflächenwechselwirkung. - In: DVS Congress 2023, (2023), S. 788-796

Hasieber, Michael; Bergmann, Jean Pierre
Charakterisierung der geometrischen Verschleißeigenschaften von Rührreibschweißwerkzeugen und Entwicklung einer Methodik zur Abschätzung des maximal ertragbaren Verschleißes. - In: DVS Congress 2023, (2023), S. 634-640

Seibold, Marc; Strelnikov, Dmytro; Bergmann, Jean Pierre; Herzog, Roland
Simulationsbasierte Optimierung der zeitabhängigen Pulsleistung beim Laserstrahlschweißen von Aluminiumlegierungen zur Vermeidung von Heißrissen. - In: DVS Congress 2023, (2023), S. 471-479

Nagel, Falk;
Einfluss zusätzlich induzierter Temperaturfelder beim Laserstrahlschweißen dünner Bleche. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2023. - 1 Online-Ressource (XIII, 168 Seiten). - (Fertigungstechnik - aus den Grundlagen für die Anwendung ; Band 17)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2023

Während des Laserstrahlschweißens entstehen thermisch induzierte Dehnungen und Spannungen, die zu Verschiebungen der Fügepartner im Prozess führen. Diese Verschiebungen werden durch den Einsatz von Spannsystemen in der Produktion unterbunden. Jedoch sind diese Systeme zumeist nur für eine einzelne Schweißaufgabe ausgelegt. Aufgrund der zumeist massiven Bauweise der Systeme und des anwendungsspezifischen Einsatzes dieser ergeben sich hohe Kosten. Somit ist man bestrebt, die Spannsysteme einfacher zu gestalten und damit Bewegungsfreiheiten der Fügepartner im Prozess zu akzeptieren. Um nun die auftretende Querverschiebung zu minimieren, können zusätzliche Wärmequellen oder Wärmesenken genutzt werden, um Einfluss auf das Temperaturfeld und damit auf das Dehnungsfeld zu nehmen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde daher zunächst der Einfluss variierender Schweißparameter (Schweißgeschwindigkeit, voreingestellter Spalt) bei einer einseitig gespannten Fügekonfiguration am I-Stumpfstoß untersucht. Dazu erfolgten Untersuchungen vordergründig am hochlegierten Stahl 1.4301. Unter Verwendung eines Diodenlasers wurde der Einfluss einer zusätzlichen Wärmequelle auf die Verschiebung im Prozess und das gesamte Verzugsverhalten charakterisiert und bewertet. Der Abstand der beiden Wärmequellen zueinander, die Laserleistung und die Spotabbildung wurden dazu variiert. Die Untersuchungen wurden zunächst an einer Blechdicke von 1 mm durchgeführt und sie wurden im Anschluss an die Blechdicken 0,5 mm und 2 mm übertragen. Es ist festzuhalten, dass durch den Einsatz der zweiten Wärmequelle die Verschiebung minimiert und damit längere Schweißnahtlängen erzielt wurden. Jedoch trat ein höherer Beulverzug auf, der auf die vermehrten Längsspannungen im Bauteil zurückzuführen ist. Die Wirkungsweise der zweiten Wärmequelle wurde unter Anwendung der FE-Methoden und einer analytischen Beschreibung näher beleuchtet. Unter Anwendung einer CO2-Düse wurde die Wärmesenke abgebildet, um das sich ausbildende Temperaturfeld zu verkleinern. Ebenfalls wurde der Einfluss der Senke auf die Querverschiebung im Prozess und auf den globalen Verzug nach dem Schweißprozess charakterisiert und bewertet. Für die drei zuvor genannten Blechdicken zeigt sich dabei, dass die Verschiebung im Prozess minimiert und damit eine vollständige Durchschweißung erzielt wurde. Auch nimmt der Gesamtverzug der Bauteile ab. Darüber hinaus fanden vergleichende Untersuchungen an der Aluminiumlegierung EN AW 5754 statt. Es wurde festgestellt, dass die hier im Vergleich zum Stahl höhere Verschiebungen auftraten. Durch den Einsatz der Wärmequelle wurde keine Reduzierung der Verschiebung erzielt. Jedoch wurde unter Anwendung der Wärmesenke eine Minimierung der Verschiebung erreicht und damit längere Schweißnahtlängen realisiert.

https://doi.org/10.22032/dbt.57468

Gourishetti, Saichand; Schmidt, Leander; Römer, Florian; Schricker, Klaus; Kodera, Sayako; Böttger, David; Krüger, Tanja; Kátai, András; Bös, Joachim; Straß, Benjamin; Wolter, Bernd; Bergmann, Jean Pierre
Monitoring of joint gap formation in laser beam butt welding using neural network-based acoustic emission analysis. - In: Crystals, ISSN 2073-4352, Bd. 13 (2023), 10, 1451, S. 1-14

This study aimed to explore the feasibility of using airborne acoustic emission in laser beam butt welding for the development of an automated classification system based on neural networks. The focus was on monitoring the formation of joint gaps during the welding process. To simulate various sizes of butt joint gaps, controlled welding experiments were conducted, and the emitted acoustic signals were captured using audible-to-ultrasonic microphones. To implement an automated monitoring system, a method based on short-time Fourier transformation was developed to extract audio features, and a convolutional neural network architecture with data augmentation was utilized. The results demonstrated that this non-destructive and non-invasive approach was highly effective in detecting joint gap formations, achieving an accuracy of 98%. Furthermore, the system exhibited promising potential for the low-latency monitoring of the welding process. The classification accuracy for various gap sizes reached up to 90%, providing valuable insights for characterizing and categorizing joint gaps accurately. Additionally, increasing the quantity of training data with quality annotations could potentially improve the classifier model’s performance further. This suggests that there is room for future enhancements in the study.

https://doi.org/10.3390/cryst13101451