Neue Themen­felder für das Wider­stands­schweißen

„Mit diesen konkreten Fragestellungen verfügen die Forschungseinrichtungen über eine klar strukturiere Basis für die Ausrichtung in den kommenden Jahren“, betont Lisa Rauscher, Technische Referentin im DVS. Die DVS-Arbeitsgruppe befasst sich mit dem Widerstandsschweißen von Kleinteilen und Anwendungen in der Mikroverbindungstechnik. Interessierte Institute sind aufgerufen, diese Forschungsfragen aufzugreifen und Projektskizzen vorzulegen, die diese Fragen beantworten. Die Themenschwerpunkte und Leitfragen für künftige Forschungsprojekte sind in verschiedenen Clustern zusammengefasst. 

Cluster 1: Elektrodenwerkstoffe, Verschleiß und Alternativen

Dieses Cluster befasst sich mit der Standzeit von Elektroden, Gefügestrukturen, dem Einfluss der Kühlung sowie der Suche nach Alternativen zu kritischen Rohstoffen wie Wolfram.

Es gilt zum Beispiel zu klären, inwiefern die mikrostrukturelle Modifikation das Rissinitiierungsverhalten von Wolframelektroden unter thermomechanischer Belastung beeinflusst oder wie die Effizienz der Elektrodenkühlung quantitativ mit der Reduktion des Elektrodenverschleißes korreliert.

Cluster 2: Methodische Prozessentwicklung, Simulation und Standardisierung

Dieses Cluster vereint die simulationsgestützte und methodische Auslegung von Schweißprozessen mit dem Aufbau von Best Practices. Ziel ist es, von der theoretischen Parameterfindung über die thermische Stabilisierung in der Anlage bis hin zu einem standardisierten, übertragbaren Engineering-Framework für neue Schweißaufgaben zu gelangen. Daraus ergeben sich folgende Fragestellungen:

Wie kann eine simulationsbasierte Methodik Werkstoff- und Geometriedaten nutzen, um prädiktive Stromverläufe direkt und fehlerfrei auf reale Schweißanlagen zu übertragen und durch welche steuerungstechnischen Maßnahmen lässt sich der thermische Hotspot in der Schweißzone lokal stabilisieren, um konstante Prozessparameter über hohe Schweißzyklen hinweg zu garantieren? 

Zudem stellt sich die dringende Frage, wie ein branchenübergreifendes Framework aufgebaut sein muss, um die Parameterfindung bei neuen Schweißaufgaben auf Basis von Best Practices systematisch zu beschleunigen. Auch ist zu klären, welche sensorgestützten Inline-Qualitätsüberwachungssysteme erforderlich sind, um beim Widerstandsschweißen eine Null-Ausschuss-Quote zu erreichen.

Cluster 3: Energieeffizienz und ganzheitliche energetische Bewertung

Der Bezug zur DVS-Studie „Nachhaltigkeit in der schweißtechnischen Produktion“ dient als zu diskutierende Grundlage: Bei der Bilanzierung des Energieverbrauchs sollte nicht nur die reine Prozessenergie betrachtet werden, sondern die ganzheitliche Energiebilanz einer Schweißanlage erfasst werden.

Zentrale Forschungsfrage ist hierbei die Entwicklung einer standardisierte, ganzheitliche Mess- und Bewertungsmethodik, um die Gesamtenergieeffizienz unterschiedlicher Fügeverfahren objektiv zu vergleichen. Weitere Fragen sind, welchen prozentualen Anteil periphere Systeme am Gesamtenergiebedarf moderner Schweißarbeitsplätze einnehmen und wo die größten Hebel zur Effizienzsteigerung liegen. 

Cluster 4: Spezifische Fügeaufgabe

Dieses praxisnahe Cluster erfasst konkrete materialtechnische Herausforderungen. Eine Forschungsfrage ist zum Beispiel, mit welchen Prozessstrategien und Elektrodenkonfigurationen sich das stoffschlüssige Überlappschweißen der anspruchsvollen Mischverbindung Aluminium-Kupfer (Al/Cu) reproduzierbar und prozesssicher realisieren läßt.

Weitere Informationen

AG V 3.3 Widerstandsschweißen in Elektrotechnik und Feinwerktechnik