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Arbeitsgruppe B | Form-/Kraftschluss

 
 

Fügen durch Hochgeschwindigkeitsumformen durch laserinduzierte Schockwellen

Prof. Dr.-Ing. Frank Vollertsen, BIAS – Bremer Institut für angewandte Strahltechnik GmbH

 
 

Zusammenfassung:

Ergebnis eines Vorversuchs einer Fügestellen, hergestellt durch laserinduziertes Schockumformen, Matrizendurchmesser: 4 mm, Laserpulsenergie: 5.6 J, Pulsanzahl: 50, Materialkombination: 1.4301(s0 = 100 µm)/Al99.5(s0 = 50 µm)
Ergebnis eines Vorversuchs einer Fügestellen, hergestellt durch laserinduziertes Schockumformen, Matrizendurchmesser: 4 mm, Laserpulsenergie: 5.6 J, Pulsanzahl: 50, Materialkombination: 1.4301(s0 = 100 µm)/Al99.5(s0 = 50 µm)

Die durch Funktionsverdichtung getriebene Miniaturisierung von Baugruppen macht auch im Mikrobereich das Fügen hybrider Verbindungen unter unterschiedlichen Bedingungen erforderlich. Bei existierenden Lösungen sind oft Beschränkungen durch das Fügeprinzip gegeben.

Daher ist es Ziel dieses Vorhabens, die offenen Fragen zu klären, die für einen Einsatz einer mechanischen Fügetechnik ohne Hilfselemente für das Verbinden von Fügepartnern aus Aluminium bzw. Kupfer mit Glas, thermoplastischen Polymeren und Kupfer bestehen. Eingesetzt werden soll ein Fügen durch Umformen über laserinduzierte Schockwellen, auch als Mikro-IHU zu bezeichnen, so dass hybride Verbindungen für Blech-Blech-, Rohr-Rohr- sowie Rohr-Blech-Paare hergestellt werden können. Der Ansatz bietet eine Lösung für die schlechte Umformbarkeit von Metallfolien, die durch deren Tiffany-Struktur bedingt ist, bei hohen Umformgeschwindigkeiten jedoch nicht so negativ in Erscheinung tritt. Für eine gezielte Nutzung des Effekts ist zu klären, wodurch er zu Stande kommt, so dass er gezielt nutzbar gemacht werden kann. Als Arbeitshypothese wird angenommen, dass die orientierungsbedingten Unterschiede in der Fließspannung bei hoher Umformgeschwindigkeit abnehmen, so dass die Formänderung homogener wird. Hierdurch kommt es nicht so schnell zum lokalen Versagen einzelner Körner, wodurch das Formänderungsvermögen der Folien insgesamt betrachtet zunimmt. Die mit diesem Prozess verbundenen Vorteile sollen für die verschiedenen Werkstoffpaarungen eingesetzt werden.

 

Veröffentlichungen:

2019   
  Joining by laser induced shock waves of aluminum with plastics Veenaas, S; Vollertsen, F
In: 22th International Conference on Material Forming (ESAFORM 2019) (in print)
2018   
  Mechanical Joining of Glass and Aluminium Veenaas, S; Vollertsen, F
In: Key Engineering Materials Vol. 767 (2018) 369-376
2017   
  Crack formation on metal foils during high dynamic and quasi-static bulge test Veenaas, S; Vollertsen, F
In: Proc. Of the 36th IDDRG Conference – Materials Modelling and Testing for Sheet Metal Forming. Journal of Physics 896 (2017) 012072 (online)
  Untersuchung der Verbindungsfestigkeit von Laserschock gefügten Proben bei unterschiedlichen Matrizengeometrien Veenaas, S
In: 8. Kolloquium Mikroproduktion, eds.: F. Vollertsen, C. Hopmann, V. Schulze, J. Wulfsberg. BIAS Verlag Bremen (2017) 237-244 (online)
2016   
  Der Einsatz von laserinduzierten Schockwellen spart Werkzeugkost Veenaas, S
In: Mikroproduktion 5 (2016) 58-60
  Laserinduzierte Schockwellen für die Umformtechnik Veenaas, S
In: Mikroproduktion 06 (2016) 62-63
  Determination of strain rate at laser shock forming Veenaas, S; Vollertsen, F
In: Journal for Technology of Plasticity 41, 2 (2016) 1-9
  Determination of forming speed at a laser shock stretch drawing process Veenaas, S; Vollertsen, F; Krüger, M; Meyer, F; Hartmann, M
In: Proc. of the 7th International Conference on High Speed Forming (ICHSF 2016), eds.: A.E. Tekkaya, M. Kleiner. IUL Dortmund (2016) 105-114
  Influence of undercut geometry on joining strength by laser shock joining Veenaas, S; Yamaguchi, R; Vollertsen, F
In: Proc. of the 5th International Conference on Nanomanufacturing (nanoMan 2016) 15.-17.08.2016 in Macau (online)
2015   
  Areas of application for TEA CO2-Laser induced shock waves Veenaas, S; Vollertsen, F
In: Lasers in Manufacturing (LIM15) eds.: T. Graf, C. Emmelmann, L. Overmeyer, F. Vollertsen (2015) paper no. 165
  Determination of forming limit diagrams for thin foil materials based on scaled Nakazima tests Veenaas, S; Behrens, G; Kröger, K; Vollertsen, F
In: Progress in Production Engineering, WGP Kongress (2015), eds.: J. P. Wulfsberg, B. Röhlig, T. Montag. TransTech Publications Pfaffikon/CH (2015) 190-198
  Forming behavior during joining by laser induced shockwaves Veenaas, S
In: Proc. of the 18th International ESAFORM Conference on Material Forming (ESAFORM 2015), eds. A. Ofenheimer, C. Poletti, D. Schalk-Kitting, C. Sommitsch. Trans Tech Publikcations LTD Pfaffikon/CH (2015) 1451-1456
2014   
  Joining by Laser Shock Forming: Realization and Acting Pressures Veenaas, S; Wielage, H; Vollertsen, F
In: Production Engineering – Research and Development 8, 3 (2014) 283-290
  High Speed Joining by Laser Shock Forming Veenaas, S; Vollertsen, F
In: Proc. of the 6th International Conference on Tribology in Manufacturing Processes & Joining by plastic Deformation (ICTMP), Advanced Material Research, ed. P. Groche. TransTech Publications Durnten-Zurich (2014) 597-606
  High speed joining process by laser shock forming for the micro range Veenaas, S; Vollertsen, F
In: The 6th International Conference on High Speed Forming (ICHSF 2014), eds.: H. Huh, A. E. Tekkaya. Daejeon/Korea (2014) 97-105
 

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