Elektrochemisch unterstütztes Fügen von blechförmigen Werkstoffen durch Umformen (ECUF)

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Guido Grundmeier; Professor Dr.-Ing. Werner Homberg; Professor Dr.-Ing. Hans Jürgen Maier
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 227635593

Das beantragte Forschungsvorhaben untersucht das Kaltpressschweißen von artgleichen und artfremden Metallen durch inkrementelle Umformung in Kombination mit einer in-line-Oberflächenvorbehandlung. Ziel des Vorhabens ist es, einen grundlegenden Beitrag zum Verständnis der Wirkmechanismen des Kaltpressschweißens zu erforschen und Verbesserungen u. a. hinsichtlich der Flexibilität und Fügequalität zu erreichen. Im dazu entwickelten bzw. zu untersuchenden ECUF-Prozess werden Metallpaare durch eine individuelle, werkstoffsystemspezifische elektrochemische in-line-Oberflächenbehandlung für das Kaltpressschweißen optimal vorbereitet und in einem inkrementellen Umformprozess durch inkrementelles Walzen (Pilgerwalzen) umgeformt und kaltpressverschweißt. Durch die Weiterentwicklung des klassischen Walzplattierprozesses zu einem inkrementellen Walzprozess mit flexibler Werkzeugaktorik, soll die Herstellung von komplexen hybriden Halbzeugen und Bauteilen ermöglicht werden. Im ECUF-Prozess sollen die derzeitigen Grenzen aktueller Walzplattierprozesse hinsichtlich Fügestellendesign (vollflächig und partiell), Verbindungsfestigkeit und Werkstoffauswahl erweitert werden. Grundlage dafür ist ein Verständnis der makro- und mikrostrukturellen Vorgänge während der elektrochemischen Vorbehandlung und des inkrementellen Umformprozesses. Es soll so die technologische Basis für den späteren industriellen Einsatz des elektrochemisch unterstützten Verbindens von insbesondere blechförmigen Halbzeugen und Bauteilen geschaffen werden. Gleichzeitig soll aus der engen Zusammenarbeit innerhalb des Gemeinschaftsantrages ein Erkenntnisgewinn und eine Weiterentwicklung der Methoden für die jeweiligen Arbeitsgruppen der unterschiedlichen Wissenschaftsbereiche resultieren. Hierzu sollen speziell die wesentlichen Vorgangsschritte des Fügeprozesses, der chemischen Aktivierung der Fügestellen durch Reduktion der Oxidschichten oder Elektrodeposition von metallischen oder organischen Beschichtungen, dem umformtechnischen Applizieren der Fügepartner sowie des Ausbildens einer stabilen Fügeverbindung genauer untersucht werden. Um die hergestellten Fügeverbindungen bzw. Werkstoffsysteme zu-verlässig hinsichtlich ihrer Stoffschlüssigkeit, Einsatzeigenschaften, Festigkeit und Haltbarkeit bewerten und analysieren zu können, sind insbesondere werkstofftechnische Untersuchungen notwendig.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1640: Fügen durch plastische Deformation
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Professor Dr.-Ing. Eckhard Beyer; Professor Dr.-Ing. Gerhard Hirt; Professor Dr.-Ing. Rudolf Kawalla; Professorin Dr.-Ing. Stefanie Reese; Professor Dr.-Ing. A. Erman Tekkaya