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Lasergenerieren (3D-Druck) metallischer Bauteile ist ein zukunftsweisendes Fertigungsverfahren, das aufgrund seiner hohen geometrischen Gestaltungsfreiheit völlig neuen Konstruktionsmöglichkeiten sowie Potentiale im Leichtbau und bei der Funktionsintegration bietet. Limitierungen dieses Fertigungsverfahrens sind jedoch der begrenzte Bauraum der Maschinen und die noch geringe Produktivität des Prozesses, die einen Einsatz für große Bauteile und größere Stückzahlen aktuell unwirtschaftlich machen. Um diese Restriktionen zu umgehen bietet sich die geschweißte Bauteilgestaltung an, die entweder zwei generierte Komponenten miteinander verbindet oder eine Kombination aus einer lasergenerierten und einer konventionell gefertigten Komponente darstellt.
Anhand zweier -Baugruppen aus dem Automobilbau werden neue Einsatzfelder sowie die konstruktiven und schweißtechnischen Potenziale und Herausforderungen dieser hybriden Bauweise aufgezeigt. Am Beispiel eines neuartigen laserstrahlgeschweißten Spaceframekonzeptes, das aus kostengünstigen, lasergeschnittenen und 3D-gebogenen Profilen in Kombination mit lastangepassten, bionisch optimierten und 3D-gedruckten Knotenstrukturen besteht, wird die Anwendung für mechanisch hochbelastete Strukturen dargestellt. Durch die werkzeuglose Fertigung kann mittels Lasertechnik Leichtbau erstmalig auch bei kleinen Stückzahlen wirtschaftlich umgesetzt werden. Die zweite Baugruppe, ein Leistungselektronikgehäuse der Elektromobilität, zeigt durch eine hybride Bauweise, den wirtschaftlichen Einsatz dieser Bauweise für Aluminium-Funktionsbauteile. Hierbei wird eine 3D-gedruckte funktionsintegrierte Kühlplatte mit innenliegenden Kühlkanälen mit einem kostengünstigen laserstrahlgeschweißten Gehäuse gefügt.
Aus schweißtechnischer Sicht birgt die Kombination konventioneller und 3D-gedruckter Bauteile Herausforderungen. Bei der Verbindung der Strukturen mittels Laserstrahlschweißen zeigen sich prozesstechnische Herausforderungen, beispielsweise eine verstärkte Porenbildung, die vom Schweißverhalten konventionell hergestellter Bauteile stark abweicht. Hierfür werden im Vortrag die schweißtechnischen Phänomene beim Laserstrahlschweißen von lasergenerierten Stahl- und Aluminiumlegierungen aufgezeigt, deren Ursachen erläutert und prozesstechnische Lösungsansätze über Parameteranpassung und Vorbehandlung der Bauteile präsentiert. Neben der schweißtechnischen Analyse werden konstruktive Aspekte der laserschweißgerechten Schnittstellengestaltung solcher hybriden Bauteilkonzepte erläutert.
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