Leichtbau durch Lasertechnik
Auf der Leichtbautagung 2013 zeigen Experten, wie sich Herstellungskosten und Kraftstoffverbrauch von Fahrzeugen senken lassen.
Im Mittelpunkt der am 5. und 6. Februar im Fraunhofer-Institutszentrum in Dresden stattfindenden Tagung steht das Thema „Lasertechnik im Leichtbau“. Wissenschaftler verschiedener Fraunhofer-Institute und Partner aus der Industrie präsentieren zahlreiche Technologien und Innovationen zur Erschließung von Leichtbaupotenzial durch den Einsatz von Lasertechnik beim Schweißen, Trennen und Generieren von Bauteilen.
Das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS Dresden kann in diesem Feld zahlreiche Forschungsergebnisse vorweisen. Einige Technologien sind in der industriellen Erprobung oder bereits in der Serienfertigung. Beispielsweise die lasergeschweißten Strukturen für Luftfahrt und Schiene. Im Rahmen einer strategischen Zusammenarbeit wurde im Auftrag von Airbus das Laserstrahlschweißen von Versteifungselementen auf Hautfelder aus Aluminium ausgehend von der Serienreife deutlich weiterentwickelt. Das Verfahren löst das bis dahin praktizierte Nieten ab und ermöglicht Gewichtseinsparungen im Flugzeugrumpf von größer zehn Prozent.
Eine noch in der Entwicklung befindliche Technologie ist die Steuerung des Versagensverhaltens von Crash-Strukturen im PKW durch eine an die lokale Belastung angepasste Anordnung von Verfestigungszonen. Dies ermöglicht den Einsatz kostengünstiger niedrigfester Stahlbleche mit minimierter Wandstärke beispielsweise für Träger, Säulen, Schweller, Sitzkomponenten. Die hoch beanspruchten Bereiche des Bauteiles werden mittels Laser gezielt mit Härtespuren definierter Länge, Breite und Tiefe versehen. Dank dieser Härtespuren sind die Bauteile in der Lage, im Crashfall einen Großteil der Stoßenergie aufzunehmen und sich dabei nur wenig zu verformen. Die optimale Gestaltung der Härtespuren und deren Lage auf dem Crashbauteile sind vorher mit Hilfe der FE-Crashsimulation zu berechnen.
Ebenfalls in der Entwicklung ist ein neues flexibles Verfahren zur Herstellung von Halbzeugen aus metallischen Mischverbindungen: das Laserinduktionswalzplattieren. Mit dem Verfahren können unterschiedliche Metalle, beispielsweise Aluminium-Titan, Stahl-Titan oder Aluminium-Stahl großflächig gefügt werden. Mit Hilfe eines exakt steuerbaren Wärmeeintrages durch Laser und Induktion und definierten Druck kann eine Fügezone frei von intermetallischen Phasen erzeugt werden. Dies garantiert höchste Festigkeit und eine lange Lebensdauer.
IWS / OD
