Schweißen mit Magnetfeldern
Magnetpulsschweißen verbindet zwei Metallteile miteinander, ohne sie aufzuschmelzen.
Der besondere Trick bei diesem Verfahren ist die hohe Geschwindigkeit, mit der die beiden Teile im Fügeprozess aufeinander prallen. Die Teile verlieren ihre passiven Oberflächenschichten und verschweißen miteinander. Die notwendigen Kräfte werden berührungslos durch einen Magnetfeld-Blitz eingebracht. Das Magnetfeld wird durch eine stabile Spule erzeugt, über die ein Kondensator schnell entladen wird. Diese, auf den ersten Blick verblüffend einfache Technologie in die industrielle Fertigung zu bringen, ist Gegenstand aktueller Forschungsarbeiten am Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS in Dresden.
Abb.: Einrichten eines Prozesses am Arbeitstisch der Pulsanlage. (Bild: Fh.-IWS)
Das Verfahren funktioniert sogar mit völlig unterschiedlichen Metallen. Materialkombinationen, die mit herkömmlichen Verfahren nicht oder nur extrem schwierig schweißbar sind, wie etwa Aluminium und Kupfer oder Aluminium und Stahl, sind für das Magnetpulsfügen prädestiniert. Besonders gut geht dies bei Bauteilformen wie Rohrverbindungen, welche wiederum mit anderen Spezialverfahren, wie etwa dem Explosivschweißen, nicht machbar sind. Geschweißt wird ohne Wärme, Gase oder Zusatzwerkstoffe.
Die Prozessentwicklungen zu dieser Technologie wollen die Wissenschaftler nun möglichst schnell in die Industrie überführen. Dazu wurde am Fraunhofer-IWS eine neue Anlage des französischen Herstellers BMAX angeschafft, die für die vielfältigen Anforderungen optimiert ist. Die Firma BMAX ist weltweit führend in der Herstellung kompakter Anlagen für die Erzeugung der für das Verfahren nötigen hohen Ströme. „Die enge Kooperation mit den Experten aus Toulouse und die neue Anlage in Dresden ergänzen unsere bisherige Arbeit ideal“, sagt Gunther Göbel, Gruppenleiter für Sonderfügeverfahren am IWS. „Jetzt haben wir direkten Zugriff auf die Hardware, die wir auch beim Kunden in die Serienfertigung bringen können.“
Die Dresdner Forschungseinrichtungen sind keine Unbekannten in der Magnetpulsszene: Gemeinsam mit dem Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf konnten bereits eigene Magnetpuls-Prototypsysteme entwickelt und gebaut werden. Dies half wiederum, das notwendige Spezialwissen auszubauen und Industriekunden und andere Forscher für die Technologie zu begeistern.
Fh.-IWS / AH
