Veröffentlichungen und Vorträge

Das Fügeverfahren "Rührreibschweißen" ermöglicht die Herstellung reproduzierbar hochwertiger Schweißverbindungen. Aufgrund der sehr hohen Prozesskräfte werden in der Produktion vorzugsweise Sonder- und Werkzeugmaschinen eingesetzt. In der automobilen Großserienfertigung wird jedoch der Einsatz von Standard-Industrierobotern für das Rührreibschweißen als kostengünstigere und flexiblere Alternative favorisiert. Im Rahmen der Arbeit werden die Leistungskenngrößen des Industrieroboters zunächst ohne Bearbeitungskräfte analysiert. In diesem Zusammenhang werden die Pose- und Bahn-Wiederholgenauigkeit des Industrieroboters an unterschiedlichen Referenzbahnen in der Ebene quantifiziert. Hier ist festzustellen, dass der Roboter den Genauigkeitsanforderungen des Schweißverfahrens genügt. Bei der Analyse der Wechselwirkungen zwischen Prozess und Roboterstruktur wird jedoch deutlich, dass die Arbeitsgenauigkeit des Industrieroboters durch die resultierenden Prozesskräfte beim Rührreib-schweißen signifikant beeinflusst wird; ohne ein "Nachteachen" oder eine Offline-Korrektur der programmierten Soll-Bahn werden die mechanischen Eigenschaften der Fügeverbindung durch die mangelnde Arbeitsgenauigkeit des Industrieroboters negativ beeinflusst. Bei der Analyse kann nachgewiesen werden, dass die Abdrängung des Werkzeugs nicht nur von den resultierenden Prozesskräften abhängt, sondern auch signifikant durch die Richtung des Vektors der Bahngeschwindigkeit beim Bahnschweißen beeinflusst wird. Bei der Analyse der statischen und dynamischen Systemeigenschaften des Roboters wird gezeigt, dass die nichtlinearen Steifigkeiten der Roboterstruktur maßgeblich von den Gelenkstellungen und der Belastungsrichtung abhängen. Aus den Erkenntnissen der Systemanalyse wird eine modellbasierte Offline-Bahnkorrektur, die Nachgiebigkeiten und Wechselwirkungen zwischen Prozess und Roboter berücksichtigt, entwickelt.

Electric mobility has become increasingly important in recent years. For this purpose, the use of copper is essential due to its electrical properties. In order to save weight and costs, copper is replaced by aluminum in many electrical conductors.In this paper, the required joining time for pulsed laser beam welding of aluminum-copper joints is investigated to minimize the mixing of both materials. By using an external controller and photodiodes, it was possible to develop a real-time pulse control laser welding process based on process emissions. The spectral emission was used to detect when the lower joining partner is reached during the deep welding process. The control enables the adjustment of different joining times, on the one hand by a signal drop of the spectral emission, on the other hand by a specific time. The laser pulse was terminated between 500 - 800 [my]s after reaching this event. This led to differences in process conditions, resulting in significant changes in mechanical properties. In this way, a decisive influence was exerted on the resulting joining zone. The interaction duration and the work piece transition are of primary interest. By comparing the results with high-speed recordings in the half-section set-up, the resulting mechanisms can be identified. It could be shown that the breakup time have an high impact for the shear tensile force and the welding depth. A Change in the breakup time of 40 [my]s could lead to high changes in the tensile shear force.

Companies that manufacture their own products and also provide after-market service are common and usually involve in-house manufacturing and assembly. The limited capacity of in-house resources and the requirement to meet delivery deadlines forces companies to deviate from the cost-optimal production strategy and to produce quantities according to demand instead of optimal lot sizes. A selective increase in the capacity of heavily utilized resources, e.g. by additional capacity of platforms or participation in peer-to-peer networks, enables companies to make savings on setup costs by producing selected articles in optimal load sizes. Such savings can be used to price third-party capacity. This paper presents a new method for pricing the procurement of capacity in a peer-to-peer network and demonstrates it on an industrial example.

Die vorliegende Studie zeigt Grundzüge eines Verfahrens, welches Potentiale zum Ausgleich der Defizite bisheriger additiver Verfahren bezüglich Maßhaltigkeit, Homogenität und Transparenz der Struktur aufweist. Silikatische Gläser werden durch eine CO2-Laserquelle aufgeschmolzen. Ein Dreiachssystem defokussiert den Laserstrahl, um die Intensitäten zum Aufschmelzen unterschiedlicher silikatischer Gläser einzustellen und die Bewegung von Druckstufe und Substrat zu realisieren. Die flexible Zuführung des Zusatzwerkstoffes ermöglicht die kontinuierliche Anpassung des Aufbauprozesses und die Möglichkeit der Geometrieänderung. Erste Versuche verdeutlichen, dass dieser Prozess eine Alternative zu den bisher angewendeten Verfahren darstellt. Production of individual structures from silicate materials using Wire-Laser Additive Manufacturing. This study shows the main features of a method, which has the potential to compensate for the deficits of previous additive methods in terms of dimensional accuracy, homogeneity and transparency of the structure. Silicate glasses are melted by a CO2-laser source. A three-axis system defocuses the laser beam to adjust the intensities for melting different silicate glasses and to realize the movement of pressure stage and substrate. The flexible feeding of the filler material allows the continuous adaptation of the build-up process and the possibility of changing the geometry. Initial tests have shown that this process is an alternative to the methods previously used.

Das gepulste Laserstrahlauftragschweißen mit drahtförmigem Zusatzwerkstoff ist eine Möglichkeit zur Verarbeitung von hochfesten γ‘-ausscheidungshärtenden Nickelbasis-Superlegierungen. Es ermöglicht eine heißrissarme Reparatur von artgleichen Werkstoffpaarungen durch werkstoffangepasste Pulsformen. Die begrenzte mittlere Leistung gepulster Laserstrahlquellen schränkt jedoch die Auftragrate und damit die Produktivität des Schweißprozesses ein. Durch die Entkopplung von Wärmeanteilen, das heißt unter Anwendung der Heißdrahttechnik und Vorwärmung des Grundwerkstoffs, wird der Laserstrahlschweißprozess unterstützt und die zum Aufschmelzen von Grund- und Zusatzwerkstoff benötigte Energie nicht ausschließlich durch den Laserstrahl eingetragen, wodurch die Schweißgeschwindigkeit bzw. die Abschmelzleistung des Verfahrens erhöht werden kann.