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TU Berlin

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Simulation Controlled Laser Welding - SimCoLas

Die Wechselwirkung von Prozess, Werkstoff, und Bauteil während des Schweißens und der entsprechende Ansatz zur Modellierung in numerischen Schweißsimulationen.
Lupe

Die Anwendung des Laserstrahlschweißens zur Fertigung von Automobilkarosserien ist weit verbreitet. Je nach Prozessführung, verwendetem Werkstoff sowie Bauteilsteifigkeit und Spanntechnik kann während des Schweißens Materialtrennung in unmittelbarer Nähe des Schmelzbades auftreten. Die beschriebene Materialtrennung, aufgrund des Entstehungsorts als Heissriss bezeichnet, soll im Rahmen des Verbundprojekts SimCoLas näher untersucht werden.

Hierzu wird zunächst die Heissrissneigung zweier im Automobilbau verbreiteter Stähle mittels fremdbeanspruchten Heissrisstests experimentell untersucht. Das Nachbilden der fremdbeanspruchten Heissrisstests in einer thermomechanischen numerischen Simulation liefert Kenntnisse über Feldgrößen im Hochtemperaturbereich der Schweißung. Anhand berechneter Feldgrößen am Ort der Heissrissentstehung wird nachfolgend ein phänomenologisches Heissrisskriterium definiert.

Im Anschluss wird die Prozesskette Umformen/Laserstrahlschweißen für eine für den Karosseriebau repräsentative Teststruktur experimentell durchgeführt und numerisch abgebildet. Fokus der numerischen Untersuchungen ist die Heissrissvorhersage beim Laserstrahlschweißen in Abhängigkeit von Werkstoff, Schweißprozessparametern und externer Bauteilbeanspruchung hervorgerufen durch die zur Bauteilfixierung benötigten Spanntechnik. Neben Einflüssen der Spanntechnik werden Eigenspannungs- und Verfestigungszustände welche aus dem Prozessschritt Umformen resultieren berücksichtigt, da diese einen potentiellen Beitrag zur Beanspruchung von Material in Schmelzbadnähe bedingen und somit die Heissrissbildung begünstigen können. Die entwickelte Simulationsmethodik zur Bewertung der Heissrisskritikalität von Karosseriestrukturen soll einen Beitrag leisten um photonische Prozessketten besser zu verstehen und zukünftig robuster gestalten zu können.

Projektträger: Bundesministerium für Bildung und Forschung - BMBF

Förderzeitraum: Juni 2016 - Juni 2019

Projektpartner: Volkswagen AG, Robert Bosch GmbH, BTU Cottbus, Anton Häring KG, Föhrenbach GmbH

Ansprechpartner: Nicolas Häberle

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