Konkurrenzfähiges Fügeverfahren für Fahrzeugsektor
Die Automobilindustrie hat allmählich von Metallkomponenten auf Verbundwerkstoffe und Hybridkomponenten umgestellt, was dank der erzielten Gewichtseinsparungen Kraftstoffverbrauch und Emissionen enorm reduziert. Metalle sind jedoch in bestimmten Anwendungen immer noch von Vorteil, was das elektromagnetische Impulsverbindungsverfahren recht attraktiv erscheinen lässt. An dem Projekt METALMORPHOSIS (Optimization of joining processes for new automotive metal-composite hybrid parts) arbeitende EU-finanzierte Wissenschaftler haben die elektromagnetische Pulstechnik angepasst, um die Vorteile der neu entwickelten Komposite auszunutzen und diese mit Metall verbinden zu können. Dieses Kaltschweißverfahren kommt ohne Wärme aus und erzeugt nur minimal Ausschuss. Man verwendet ein Magnetfeld, um schnell ein Bauteil mit einem anderen in Kontakt zu bringen und so eine überaus feste Verbindung zu erzeugen. Ein Spektrum neu entwickelter Hybridprodukte zeigte nun Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit dieses vielversprechenden Fügeprozesses auf. Mit der Entwicklung eines Hybrid-Stoßdämpfers, eines Bremspedals und einer Stoßstange konnten die Forscher diese innovative Technologie erfolgreich unter Beweis stellen. Resultat war eine neue Palette an modernen Metall-Komposit-Hybridprodukten, die eine bessere Leistungsfähigkeit als die Teile aufwiesen, die mit konventionellen Verfahren hergestellt wurden. Im Fall des Hybrid-Bremspedals sorgt die Kombination von verschiedenartigen Materialien durch elektromagnetische Pulstechnik merklich für eine Glättung scharfer Kanten, wodurch die Gefahr schwerer Verletzungen an der unteren Extremität bei einem Frontalaufprall verringert wird. Im Lauf des Projekts führten die Forscher über 800 Experimente durch. Für jeden Versuch wurden mehrere Kompositteile aus verschiedenen Materialien mit unterschiedlichen Fasern hergestellt und charakterisiert. Dabei nutzte man die aktive Thermographie, eine zerstörungsfreie Prüftechnik für Verbundstoffe auf Basis von Störungen im Wärmestrom im Zusammenhang mit Defekten, und die Ultraschallprüfung ermöglichte den Nachweis von Fehlern unter der Oberfläche. Im Folgenden wurden die Teile unter Einsatz elektromagnetischer Pulstechnologie mit Metallen verbunden, und die resultierenden Hybrid-Metall-Kompositteile wurden sowohl der zerstörungsfreien als auch zerstörenden Prüfung unterzogen. Die Experimente lieferten Erkenntnisse zu optimalen Geometrien, Verbindungsformen und Prozessparameter für Hybrid-Metall-Verbundteile. Die Projekt-Website dient als Schaufenster und Portal für alle Projektaktivitäten, Ergebnisse und Nachrichten. Der Nachweis, dass elektromagnetische Pulstechnologie Qualität und Produktivität von Hybrid-Automobilteilen bei sinkender Kosten- und Umweltbelastung verbessern kann, wird den EU-Fahrzeugsektor beflügeln, der mit starker Konkurrenz vom asiatischen Markt zukämpfen hat.
Schlüsselbegriffe
Fahrzeug, Schweißen, Fügen, elektromagnetische Pulstechnologie, Metall-Komposit, Metall-Verbundwerkstoff, METALMORPHOSIS
