Optimierung der Spaltüberbrückung beim Laserstrahlschweißen von hochlegierten Stahlblechen unter Verwendung einer zweiten Laserquelle. - In: 19. DASt-Forschungskolloquium in Hannover, 27. - 28. Oktober 2014, (2014), S. 163-167
Der hohe Wärmeausdehnungskoeffizient und die niedrige Wärmeleitfähigkeit austenitischer Stähle können während des Laserschweißens von dünnen Blechen in einem starken Verzug der Bleche und somit in einem instabilen Prozess resultieren. Im Beitrag werden Möglichkeiten zur Reduzierung von Verzug und Optimierung des Schweißprozesses experimentell und mittels numerischer Schweißsimulation analysiert. Für die aktive Beeinflussung des Temperaturfeldes während des Schweißprozesses wurde eine zusätzliche Wärmequelle in Form eines Diodenlasers in den Prozess integriert. Die Schweißparameter sowie die relative Fokusposition des Diodenlasers zur Fokusposition des Primärlasers und das Spaltmaß wurden variiert und mittels Finite-Elemente-Methode numerisch analysiert. Die numerischen Simulationen beinhalten die transiente Berechnung des Temperatur- und Verschiebungsfeldes während des Schweißprozesses. Somit konnte die optimale Position der sekundären Wärmequelle auf das Schweißergebnis numerisch bestimmt werden. Der Einsatz der optimierten zweiten Wäremequelle und die somit induzierte lokale Temperaturdehnung resultieren in einer Kompensation der prozessbedingten Verschiebung der Fügepartner und in einer Stabilisierung des Laserschweißprozesses.
Herstellung komplexer 3D-Freiformflächen mittels MSG-Schweißen. - In: 3D-Druck & Industrie, ISBN 978-3-932875-38-0, (2014), S. 73-78
Laser welding of electrical steel stacks : investigation of the weldability. - In: 4th International Electric Drives Production Conference (EDPC 2014), ISBN 978-1-4799-5010-2, (2014), insges. 6 S.
Laser welding enables new designing prospects of highly effective electrical machines. This paper presents fundamental investigations concerning the weldability of electrical steel, and an approach for the mechanical characterization of the weld seam. Through an integrated view of the independent variables: process, design and material, the limits of weldability could be expanded. Moreover a significant increase in material strength due to the laser welding process is shown. These perceptions provide fundamental insight for the design of weld seams on electrical steel laminations.
http://dx.doi.org/10.1109/EDPC.2014.6984386
Erweiterung der Anwendungsgrenzen beim Fügen mit pulsmodulierbaren Laserstrahlquellen durch den synergetischen Einsatz von zeitlich vorgelagertem Plasmalichtbogen. - In: Schweissen und Schneiden, ISSN 0036-7184, Bd. 66 (2014), 10, S. 594-598
Erhöhung der Effizienz des pulsmodulierten Laserstrahlschweißens durch den Einsatz eines zeitlich abgestimmten gepulsten Plasmalichtbogens ist der Schwerpunkt der in diesem Beitrag vorgestellten Forschungen. Es wurden sowohl artgleiche Verbindungen, aus Titan Grade 1 und nichtrostendem Stahl 1.4301 als auch Mischverbindungen, wie Titan/Aluminium, Titan/ 1.4301 und Titan/Kupfer, mit gekoppelten Laserstrahl-Plasma-Verfahren hergestellt und untersucht.
Untersuchung zur geregelten, energiereduzierten Kurzlichtbogentechnik als generatives Fertigungsverfahren. - In: DVS Congress 2014, (2014), S. 98-102
Generative Fertigungsverfahren - Rapid Prototyping-Verfahren - sind wirtschaftlich, gleichwohl flexibel einsetzbar und ermöglichen verkürzte Prozessketten in der Fertigungstechnik. Besonders die schichtweise Herstellung von komplexen und großen metallischen Bauteilen ist bisher nicht umfassend entwickelt. Lichtbogenbasierende Verfahren stellen hierfür einen möglichen Ansatz dar. Im Rahmen der Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass sich die geregelte Kurzlichtbogentechnik zum schichtweisen Lagenaufbau und somit zu einer flexiblen und endkonturnahen Bauteilherstellung eignet. Es wurden Potentiale dieser Technik, aber auch Grenzen und Ansatzpunkte für weiterführende wissenschaftliche Untersuchungen aufgezeigt.
Machining of CFRP: drilling and milling of unstable work pieces. - In: Shaping the future by engineering, (2014), insges. 14 S.
http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2014iwk-065:3
Electrical steel stacks for traction motors - fundamental investigations on the weldability. - In: Shaping the future by engineering, (2014), insges. 10 S.
http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2014iwk-052:2
Laserbasiertes thermisches Fügen von Metallen mit Kunststoffen - Stand der Forschung. - In: Innovative Fertigung durch Lasersysteme neuester Generation, ISBN 978-3-945023-04-4, (2014), S. 76-84
Entwicklung einer Prozessregelung für das atmosphärische Plasmaspritzen zur Kompensation elektrodenverschleißbedingter Effekte. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2014. - Online-Ressource (PDF-Datei: XIV, 221 S., 26,30 MB). - (Fertigungstechnik - aus den Grundlagen für die Anwendung : Schriften aus der Ilmenauer Fertigungstechnik ; 2) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2013
Parallel als Druckausg. erschienen
Die Herstellung von keramischen Wärmedämmschichten auf Gasturbinenschaufeln stellt eine komplexe Herausforderung dar, da der atmosphärische Plasmaspritzprozess durch eine Vielzahl von Einflussgrößen und hohe Sensitivität gegenüber äußeren Einwirkungen gekennzeichnet ist. Eine Sonderstellung unter den Störgrößen nimmt der Elektrodenverschleiß ein, da durch diesen Effekt eine kontinuierliche Veränderung der Beschichtungsergebnisse bezüglich Spritzeffzienz und Schichtmikrostruktur hervorgerufen wird. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, eine Prozessregelung zu entwickeln, die eine Stabilisierung des atmosphärischen Plasmaspritzprozesses und damit eine Reduzierung der Schwankungen der Beschichtungsergebnisse über die Elektrodenlaufzeit ermöglicht. Die Versuche sollen im fertigungsnahen Umfeld anhand von Turbinenschaufeln durchgeführt werden, um eine direkte Implementierung der Regelung in die Serienfertigung zu ermöglichen. Als Basis für die Entwicklung der Prozessregelung erfolgt zunächst die Beschreibung der Grundlagen zu Wärmedämmschichten, Herstellungsverfahren und Prozessdiagnostik. Darauf aufbauend werden die Einflussfaktoren mit den stärksten Effekten auf die Beschichtungsergebnisse anhand der elektrodenverschleißinduzierten Veränderungen im ungeregelten Langzeitbeschichtungsversuch ermittelt und als Regelgrößen definiert. Nach der Bestimmung der Steuergrößen werden im Anschluss die Prozessregelungsansätze in Langzeitbeschichtungsversuchen überprüft und die Prozessfähigkeiten berechnet. Die Versuche zeigen insgesamt eine signifikante Stabilisierung der Beschichtungsergebnisse unter Verwendung der entwickelten Prozessregelung auf Basis der Regelgrößen (i) Partikelintensität, (ii) Partikelgeschwindigkeit und (iii) elektrischer Spannung. Als Steuergrößen werden die elektrische Stromstärke, sowie das primäre und sekundäre Plasmagas verwendet. In den Verifizierungsversuchen wird darüber hinaus gezeigt, dass mit Hilfe der konventionellen Leistungsregelung nur eine bedingte Stabilisierung des Beschichtungsprozesses ermöglicht wird und die entwickelte Prozessregelung auch auf andere atmosphärische Plasmaspritzprozesse mit veränderten Parametern und Brennerkonfigurationen anwendbar ist.
http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=24874
AC-Heißdraht unterstützes MSG-Auftragschweißen - Potenziale und Herausforderungen. - In: DVS Congress 2014, (2014), S. 31-35