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Wednesday, September 28, 2011, Saal G-1 9:50 AM Interessante fügetechnische Konstruktionen |
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Neue verfahrens- und systemtechnische Entwicklungen für das Laserstrahlschweißen von großformatigen Bauteilen |
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Linda Ullmann* / Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik
Abt. Fügen, Deutschland Berndt Brenner / Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS, Deutschland Axel Jahn/ Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS, Deutschland Jens Standfuß/ Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS, Deutschland Jens Liebscher/ Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS, Deutschland |
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In zunehmendem Maß wird ein geringes Gewicht auch bei großen Transportmitteln wie dem Schiff- und Schienenfahrzeugbau gefordert, da sie eine große Rolle für den Personen- und Güterverkehr einnehmen. Lässt sich dieses Ziel umsetzen, kann entweder der Treibstoffverbrauch reduziert oder die Transportkapazität erhöht werden. Um an großformatigen Strukturen Leichtbau betreiben zu können, ist es sinnvoll neben neuen Bauweisen und weiterentwickelten hochfesten Werkstoffen auch neue Fertigungsverfahren einzusetzen. Diesen Herausforderungen kann durch eine Laserstrahlschweißanlage im Flugzeugbau bereits entsprochen werden. Am Beispiel einer dünnwandigen Waggonseitenwand für den Schienenfahrzeugbau wurde deshalb untersucht, welche Vorteile für die Gesamtstruktur und die Fertigung durch das Laserstrahlschweißen zu erwarten sind. Durch den Einsatz von lasergeschweißten Integralstrukturen und hochfesten Stahlwerkstoffen kann die Biege- und Beulsteifigkeit der Seitenwand vergrößert werden, wodurch die Belastbarkeit der Struktur erhöht und das Gewicht deutlich reduziert werden kann. Als Schweißmaschine kam ein Gantryportal zum Einsatz, mit dem ein Arbeitsraum von 10 x 3 x 1,5 m³ abgedeckt werden kann. Am Beispiel der erzeugten T-Stoß-Verbindungen wird gezeigt, wie durch innovative Spannkonzepte und hohe Prozessgeschwindigkeiten von bis zu 7 m/min eine effektive Fertigung umgesetzt werden kann. Für die Herstellung der Waggonseitenwand können sowohl herkömmliche CO2-Laser als auch neue Faserlaser eingesetzt werden. Mit diesen Lasern können sehr schlanke Schweißnähte mit sehr geringen Streckenenergien erzeugt werden, wodurch der Bauteilverzug auf ein Minimum begrenzt wird. Durch das flexible Maschinenkonzept besteht weiterhin die Möglichkeit, die T-Stoßverbindungen sowohl beidseitig gleichzeitig als auch einseitig zu schweißen, sodass auch unzugängliche Strukturen sicher geschweißt werden können. |