Gebündelte Kompetenz in Dresden [ PDF 1.93 MB ]

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Broschuere_Fuegeverfahren_2016-02-15_DIN-Lang-Publikation 16.02.2016 12:59 Seite 1
FRAUNHOFER INSTITUTE
M AT E R I A L A N D B E A M T E C H N O L O G Y I W S
TAILORED JOINING
CLUSTERED KNOW-HOW IN DRESDEN
FÜGETECHNISCHE KOMPETENZ
IN DRESDEN
Fügen ist eine zentrale Herausforderung in modernen Produktionsketten und stellt oft einen signifikanten Kostenfaktor dar.
Durch häufig geringe Schweißeignung moderner Funktionsmaterialien einerseits und hohe Qualitätsanforderungen andererseits
ist die Kenntnis und Auswahl des richtigen Fügeverfahrens von
großer Wichtigkeit.
Dresden versammelt in einzigartiger Art und Weise verschiedenste Kompetenzen im Bereich fügetechnischer Verfahren. Das
Fraunhofer IWS, das Institut für Fertigungstechnik der TU Dresden und der Lehrstuhl Fügetechnik an der HTW Dresden forschen
seit vielen Jahren auf diesem Themengebiet. Neben thermischen
Verfahren wie dem Laserstrahl-, Elektronenstrahl- und Lichtbogenschweißen werden unter anderem Entwicklungen zum Rührreibschweißen, Magnetpulsschweißen, mechanischen Fügen,
Kleben sowie zu Hybrid-Fügeverfahren vorangetrieben. Die Broschüre bietet einen aktuellen Überblick der verfügbaren Fügetechnologien, Anwendungsmöglichkeiten und Leistungsangebote
zur Bauteilauslegung, Prozessüberwachung, Sensorik und optischen Messtechnik. Ziel ist es, die vorhandenen Kompetenzen
weiter auszubauen und zu bündeln.
Prof. Dr.-Ing. habil. Eckhard Beyer
Institutsleiter, Fraunhofer IWS Dresden
Prof. Dr.-Ing. habil. Uwe Füssel
Professur für Fügetechnik und Montage, TU Dresden
Prof. Dr.-Ing. Gunther Göbel
Professur Fügetechnik, HTW Dresden
JOINING & WELDING KNOW-HOW
IN DRESDEN
Joining technologies represent the central challenge in modern
process chains. Very often they are the essential factor to run up
the costs. It is of the utmost importance to be aware of the
some-times poor weldability of modern functional materials on
the one hand and the high quality demands on the welding results on the other hand. Due to these decisive factors the choice
of the best suitable joining procedure is deciding.
Dresden represents a unique cluster of know-how in the field of
joining and welding. The Fraunhofer IWS, the Institute of Manufacturing Technology of the TU Dresden and the University of Applied Sciences have been conducting research on this topic for
many years. Besides thermal procedures like laser beam welding,
electron beam welding and arc welding, joining processes such as
friction stir welding, magnetic pulse welding, mechanical joining,
adhesive bonding and hybrid technologies are of particular interest. This brochure provides an overview of available joining technologies and applications and offers service for component
design, process monitoring, sensor technology and optical measuring techniques. Our goal is to further expand and to bundle
the existing expertise in this field.
Prof. Dr.-Ing. habil. Eckhard Beyer
Executive Director, Fraunhofer IWS Dresden
Chair of Joining Technology and Assembly, TU Dresden
Chair of Joining Technology, University of Applied Sciences Dresden
Nabe / hub
Schweißnaht / weld seam
Welle / shaft
Presssitz / press fit
BAUTEILAUSLEGUNG
Leistungsangebot:
In enger Zusammenarbeit mit der Prozessentwicklung und der
Werkstofftechnik des Fraunhofer IWS Dresden werden prozess-,
werkstoff- und belastungsgerechte Konstruktionslösungen entwickelt. Dabei können wir insbesondere auf Erfahrungen im Bereich Automobilbau (Karosserie, Powertrain, Fahrwerk), Schienenfahrzeugbau (Wagenkasten, Crashelemente) und Flugzeugbau
(Rumpfstrukturen) zurückgreifen.
Wir bieten an:
- Bauteilauslegung, speziell für lasergeschweißte Konstruktionen
- belastungsangepasste Bauteiloptimierung durch lokale Laserverfestigung
- statische strukturmechanische Berechnungen zur Verformungsund Spannungsanalyse
- strukturdynamische Berechnungen zur Steifigkeits- und
Schwingungsanalyse
- Temperaturfeldanalysen
- FE-Crashsimulation
- Schweißprozess-Simulation und Verzugsberechnung (Abb.)
Kontakt: axel.jahn@iws.fraunhofer.de
700 ° C
20 ° C
COMPONENT DESIGN
Service offers:
Design solutions taking into account the effects of processes, materials, and loads are developed in close association with the process development and materials engineering sections of the
Fraunhofer IWS Dresden. We are able to rely on our experience
particularly in the domains of automotive engineering (car body,
powertrain, and chassis), railcar engineering (railcar body, crash
components), and aerospace engineering (fuselage structures).
Our portfolio:
- component design, especially for laser-welded constructions
- load adapted component design by local laser hardening
- static analyses (e. g. stress and deformation analyses)
- dynamic analyses (e. g. modal analyses)
- temperature field analyses
- crash simulations
- welding simulation and calculation of weld distortion, residual
stress
contact: axel.jahn@iws.fraunhofer.de
LASERSTRAHLSCHWEISSEN
Prinzip:
Durch die hohe Intensität des Laserstrahls im Fokus bildet sich
im Schmelzbad eine Dampfkapillare aus. Tiefe und schlanke
Schweißnähte, ein geringer Energieeintrag und damit geringe
Schweißverzüge, hohe Schweißgeschwindigkeiten im Bereich
von mehreren m/min sowie Flexibilität der zu verschweißenden
Geometrien kennzeichnen dieses moderne Fügeverfahren.
Typische Anwendungen / Materialien:
- Eisenmetalle (Baustahl, härtbare Stähle, Gußeisen)
- Nichteisenmetalle (Aluminium, Titan, Magnesium, Kupfer)
- Mischverbindungen (Al + Cu, Al + Mg, ...)
- Stahlbau, Maschinenbau, Fahrzeugbau (Getriebe- und
Karosseriebau), Anlagenbau, Apparatebau, Werkzeugindustrie
- Leichtbau (Luftfahrt und Automobilbau)
- Energietechnik (Batterien)
Wir bieten an:
- Beratungen und Machbarkeitsstudien
- Technologieentwicklungen & Verfahrenserprobungen
- Systementwicklungen zusammen mit unseren Partnern
- verfahrenstechnische Unterstützung bei Prozesseinführung
- Schulung von Ingenieuren und Anlagenbedienern
- Schadensfallanalysen
Kontakt: dirk.dittrich@iws.fraunhofer.de
LASER BEAM WELDING
Principle:
Through the high intensity of the laser beam in the focus, a vapor
cavity is generated in the weld pool. Deep and narrow weld
seams, low energy input and, thus, low welding distortion, high
welding speeds in the range of several m/min as well as flexible
weld geometries characterize this modern joining technology.
Typical applications / materials:
- ferrous metals (construction steel, hardenable steel, cast iron)
- non-ferrous metals (aluminum, titanium, magnesium, copper)
- mixed joints (Al + Cu, Al + Mg, ...)
- steel construction, engineering, automotive industry
(gear manufacturing & body construction), plant engineering,
tool industry
- lightweight construction (aircraft and automotive industry)
- energy technologies (batteries)
Our portfolio:
- consulting and feasibility studies
- technological development & process testing
- system development in cooperation with our partners
- assistance during process implementation
- training of engineers and machine operators
- failure analysis
contact: dirk.dittrich@iws.fraunhofer.de
ELEKTRONENSTRAHLSCHWEISSEN
UND -LÖTEN
Prinzip:
Im Vakuum wird das Bauteil durch einen extrem schnell magnetisch ablenkbaren Elektronenstrahl erhitzt und (ähnlich zum Laser)
eine schlanke Dampfkapillare gebildet. Im Vakuum dringt der
Strahl extrem tief ein und erzeugt per Ablenkung hochflexibel anpassbare Nahtquerschnitte ohne jegliche Oxidationsgefahr. Zum
Löten können ebenfalls per Strahlablenkung optimierte Wärmefelder genutzt werden.
- Stähle, Titan, Kupfer, Aluminium
- metallische Mischverbindungen
- Getriebebau, Präzisionsanwendungen
- Teile mit großen Wanddicken
- chemisch empfindliche Werkstoffe (Oxidation…)
Wir bieten an:
- Verfahrensvergleiche
Kontakt: gunther.goebel@htw-dresden.de
ELECTRON BEAM WELDING AND
BRAZING
Principle:
The parts are heated up under vacuum by a focused electron
beam which is dynamically positioned using deflection by magnetic fields. Similar to laser welding, a thin vapor keyhole is created
but with generally deeper penetration and more flexibility in
shape due to the deflection system. Brazing also benefits strongly
from optimized energy distributions. Created welds and braze
seams are 100% oxide free.
- steel, titanium, copper, aluminum
- mixed-metal joining
- power train components, precision parts
- parts with high wall thickness
- chemically sensitive parts (against oxidation …)
Our portfolio:
- process comparisons
- technological development & process testing
- system developments in cooperation with our partners
contact: gunther.goebel@htw-dresden.de
LASERHYBRIDSCHWEISSEN
Prinzip:
Beim Laserhybridschweißen wird der Laser mit einer zusätzlichen
Energiequelle (WIG-, MIG-, Plasmalichtbogen) in den Wirkort des
Laserstrahls gekoppelt. Dadurch kann eine problem- und werkstoffangepasste Leistungsdichteverteilung erreicht werden. Die
insbesondere bei Dickblechanwendungen verfahrenstypischen
Nachteile des Laserstrahlschweißens hinsichtlich aufwendiger
Nahtvorbereitung, geringer Spaltüberbrückbarkeit, höherer Aufhärtung und eingeschränkter Nahtgeometrie werden umgangen.
- Stahlbau (Kranausleger, Industrieschornsteine, ... )
- Anlagenbau (geschweißte Stahlprofile)
- Rohre und Rohrleitungsbau
- Karosseriebau (Al- oder Stahlbauteile)
Wir bieten an:
- verfahrenstechnische Unterstützung bei Prozesseinführung
- Schulung von Ingenieuren und Anlagenbedienern
- Schadensfallanalysen
Kontakt: axel.zwick@iws.fraunhofer.de
LASER HYBRID WELDING
Principle:
Laser hybrid welding implies that the laser is coupled with an
additional energy source (TIG, MIG, plasma arc) to the focus of
the laser beam. This principle enables a material adapted power
density distribution. Thus it is possible to overcome the disadvantages, especially in the case of thick sheet metal laser welding,
with respect to elaborate seam preparations, poor gap bridging,
increased hardening and limited geometry.
- steel construction (crane booms, factory chimneys, ...)
- equipment manufacturing (welded steel profiles)
- pipes and pipeline construction
- car body construction (Al or steel components)
Our portfolio:
- technological development and process testing
- system development in cooperation with our partners
- assistance during process implementation
- training of engineers and machine operators
- failure analysis
contact: axel.zwick@iws.fraunhofer.de
Electrode
Droplet
Weld pool
LICHTBOGENSCHWEISSEN
Prinzip:
Zwischen einer Elektrode und dem Werkstück brennt ein elektrischer Lichtbogen. Durch den Energieeintrag werden der Grundund ggf. auch der Zusatzwerkstoff aufgeschmolzen. Lichtbogenverfahren sind durch hervorragende Handhabbarkeit, hohe
Verfügbarkeit und sehr gute Wirtschaftlichkeit gekennzeichnet.
Sie werden im Handwerk sowie in der Serienfertigung eingesetzt.
- allgemeiner Stahlbau
- Automobil- und Schienenfahrzeugbau, Schiff- und Flugzeugbau
- Anlagen- und Behälterbau
- Stahl (Baustahl, hochlegierter Stahl), Aluminium, Kupfer,
Magnesium, Mischverbindungen (Stahl + Aluminium)
Wir bieten an:
- Entwicklung und Applikation von MSG-, WIG- und Plasmaprozessen sowie deren Kombinationen
- numerische Lichtbogenprozesssimulation
- Brennerentwicklung, insbes. Optimierung der Gasabdeckung
(Schutz- und Schleppgas)
- Messung von Schweißrauchemissionen
- Metallografie, REM, Zugprüfung, ...
Kontakt: martin.hertel@tu-dresden.de
2 mm
ARC WELDING
Principle:
An electric arc is established between a work piece and an
electrode. Due to the arc-induced heat input, the base and,
if applicable, the filler material are melted. Arc processes are
characterized by ease of use, high applicability and costeffectiveness. They are widely used in crafts enterprises as well
as in mass productions.
- steel construction
- car and railway vehicle manufacturing, ship and aircraft industry
- plant and container construction
- steel (carbon, high-alloy), aluminum, copper, magnesium,
mixed material joints (steel + aluminum)
Our portfolio:
- development and application of GMA, GTA and plasma
processes as well as their combinations
- numerical arc process simulation
- torch development, esp. optimization of gas protection
(shielding and backing gas)
- measurements of fume emissions
- metallography, SEM, tensile test, ...
contact: martin.hertel@tu-dresden.de
RÜHRREIBSCHWEISSEN
Prinzip:
Ein rotierendes Werkzeug, das aus Schulter und Pin besteht, wird
entlang der Fügestelle bewegt. Durch Reibung werden die Bauteilkanten in den teigigen Zustand erhitzt und durch Verrühren
schmelzefrei verschweißt, es entsteht eine hochfeste, verzugsarme Fügezone.
- Aluminium (auch nicht schmelzschweißbare Legierungen)
- Kupfer, Kupferlegierungen
- Mischverbindungen (Al + Cu, …)
Wir bieten an:
- Beratung zu schweißgerechter Konstruktion
- Verfahrensentwicklung für Schweißprozesse, auch für 3DSchweißkonturen
- Entwicklung von Spanntechniken
- Maschinenkonzeptanalyse
- Simulation von Verfahren und Verzug
- Prototypenfertigung (max. Arbeitsraum der Anlage am IWS:
6,5 m x 2,5 m x 1,5 m)
- Bauteilprüfung (Zug, zyklisch, Torsion, …)
Kontakt: sebastian.schulze@iws.fraunhofer.de
FRICTION STIR WELDING (FSW)
Principle:
A rotating tool consisting of a shoulder and a pin is moved
along the weld line. By friction the joining sides are heated
into a nearly molten state and the stirring creates a continuous high-strength low distortion weld.
- aluminum welding (also alloys that do not allow fusion
welding)
- copper, copper alloys
- mixed material joints (Al + Cu, …)
Our portfolio:
- analysis/optimization of the weld design
- process development, also for 3D shaped weld lines
- optimization/development of weld fixtures
- machine concept analysis
- numerical simulation of process / distortion
- prototype welding (max. work space of the system at the IWS:
6.5 m x 2.5 m x 1.5 m)
- mechanical part testing (tension, fatigue, torsion, …)
contact: sebastian.schulze@iws.fraunhofer.de
WIDERSTANDSPUNKTSCHWEISSEN
Prinzip:
Zwei Elektroden mit guter elektrischer Leitfähigkeit werden an die
zu fügenden Werkstoffe angepresst. Unter dieser Druckeinwirkung und einem Stromfluss über die Werkstoffe schmelzen diese
auf oder an und verbinden sich. Die Werkstoffe selbst müssen
dabei elektrisch leitfähig sein, ansonsten kennt der Prozess kaum
Anwendungsgrenzen.
- Stahlwerkstoffe aller Art von 0,1 mm bis 5,0 mm
- Nichteisenmetalle (Aluminium, Magnesium, …)
- Mischverbindungen (Stahl + Aluminium, …)
- Drähte
Wir bieten an:
- Grundlagenforschung (zerstörungsfreie Prüfung, Kontaktsituation, Verfahrensanalytik)
- Untersuchung neuer Werkstoffkombinationen
- Analyse von Reproduzierbarkeit, Prozesssicherheit und
Elektrodenstandmenge
- fügetechnische Aufgaben von Mikroschweißaufgaben bis
Standard-Automotive-Aufgaben
- Schulungen (Schweißfachingenieur)
Kontakt: joerg.zschetzsche@tu-dresden.de
RESISTANCE SPOT WELDING (RSW)
Principle:
Two welding electrodes with good electrical conductivity are
pressed against the materials to be joined. Under the influence of
pressure and a current flow through the materials, they melt and
merge. The materials themselves must be electrically conductive,
otherwise the process applicability is almost unlimited.
- all kinds of steel sheets from 0.1 mm to 5.0 mm
- non-ferrous metals (aluminum, magnesium, …)
- mixed material joints (steel + aluminum, …)
- wires
Our portfolio:
- basic research (non-destructive testing, contact situation,
process analysis)
- investigation of new material combinations
- analysis of reproducibility, process safety and electrode life time
- any joining tasks from micro-welding to standard automotive
welding
- training (International Welding Engineer)
contact: joerg.zschetzsche@tu-dresden.de
MAGNETPULSFÜGEN
Prinzip:
Durch Kondensatorentladung wird in einer Werkzeugspule
kurzzeitig ein sehr starkes lokales Magnetfeld erzeugt. Damit
lässt sich in metallischen Bauteilen berührungslos eine intensive
Kraftwirkung erreichen, die zum Krimpen oder schmelzefreien
Verschweißen genutzt werden kann.
- hochproduktive Herstellung von Rohr+Knoten oder RohrDeckel-Verbindungen (Al + Al, Al + Stahl)
- Herstellung von Mischverbindungen (Al + Cu, Al + Stahl, …)
- präzises Prägen/lokales Umformen (Al, Cu, Mg)
Wir bieten an:
- Beratung zu pulsfügegerechter Konstruktion
- Verfahrensentwicklung Fügeprozesse
- Auslegung und Entwicklung von Werkzeugspulen
- Simulation von Verfahren und Feldwirkung
- Prototypenfertigung
- Bauteilprüfung (Zug, zyklisch, Torsion, …)
Kontakt: sebastian.schulze@iws.fraunhofer.de
ELECTROMAGNETIC FORMING
AND MAGNETIC PULSE WELDING
Principle:
By coupling a charged capacitor bank to a tool-coil a very short
but strong magnetic pulse can be generated. This is used to
create strong forces in metallic parts. Joining is either achieved
by crimping or even melt free welding.
- high volume production of tube+node joints or tube-cap-joints
(Al + Al, Al + steel)
- mixed material joints (Al + Cu, Al + steel, …)
- precise or local forming of Al, Cu, Mg
Our portfolio:
- analysis / optimization of the joint design
- process development and consulting
- optimization / development of tool coils
- numerical simulation of process and magnetic field distributions
- prototype welding
- mechanical testing of parts (tension, fatigue, torsion, …)
contact: sebastian.schulze@iws.fraunhofer.de
HART- UND WEICHLÖTEN
Prinzip:
Lot und Grundwerkstoff unterscheiden sich in ihrer Schmelztemperatur so, dass bei der Zufuhr von Wärme das Lot aufschmilzt während der Grundwerkstoff fest bleibt. Aufgrund der
Kapillarwirkung fließt das flüssige Lot in den Lötspalt und erstarrt
beim Abkühlen.
- Aluminium und Legierungen
- Kupfer und Legierungen
- Stähle
- Hartmetalle
- Wärmetauscher, Kühler, Verdampfer
Wir bieten an:
- Durchführung von Lötversuchen im Schutzgas- / Vakuumofen
- Induktionslöten, NIR-Löten
- Charakterisierung und Bewertung von Lötverbindungen
- Ermittlung von Parametern zur Herstellung von Lötverbindungen
- Erarbeitung alternativer Verbindungskonzepte und Fügetechnologien
Kontakt: joerg.zschetzsche@tu-dresden.de
5 mm
BRAZING AND SOLDERING
Principle:
Due to the different melting temperatures of filler metal and base
material, the filler metal will melt when heat is supplied, whereas
the base material remains solid. Because of the capillary force the
liquid solder flows into the brazing gap and solidificates during
cooling.
- aluminum and its alloys
- copper and its alloys
- steel
- hard metals
- heat exchanger, cooler, evaporator
Our portfolio:
- perfoming brazing tests in shielding gas / vacuum furnace
- induction brazing, NIR-brazing
- characterization and evaluation of joints
- determination of parameters for soldered and brazed joint
manufacturing
- development of alternative joint concepts and joining
technologies
contact: joerg.zschetzsche@tu-dresden.de
LASERWALZPLATTIEREN
Prinzip:
Zwei induktiv vorgewärmte metallische Schmalbänder werden
unter einem Winkel von ca. 90° zueinander in einen Walzspalt
geführt. Ummittelbar vor dem Spalt werden die Innenflächen
der beiden Bänder mittels Laserstrahl auf die notwendigen
Plattiertemperaturen gebracht und in einem Walzstich zu einem
Bimetallstreifen mit hoher mechanischer Festigkeit miteinander
verbunden.
- verschiedene Stähle
- Aluminium / Kupfer
- Stahl / Kupferlegierungen
- Stahl / Aluminium
Wir bieten an:
- Verfahrensentwicklung für Plattierprozesse
- Entwicklung von Bandführungen
- Bauteilprüfung (Zug-, Scher-Zug-Prüfung)
Kontakt: steffen.bonss@iws.fraunhofer.de
LASER ROLL PLATING
Principle:
Two inductively preheated metal stripes are fed to a rolling gap
at an angle of about 90° to each other. Directly in front of that
gap, the inner surfaces of the two stripes are heated by laser up
to the required plating temperature. In a single rolling step the
two metal stripes are joint to a bi-metal stripe with good mechanical stability.
- various steels
- aluminum / copper
- steel / copper alloys
- steel / aluminum
Our portfolio:
- process development for roll plated joints
- optimization and development of strip guidance devices
- prototype manufacturing
- mechanical testing of parts (tensile test, shear-tensile-test)
contact: steffen.bonss@iws.fraunhofer.de
UMFORMTECHNISCHES FÜGEN
Prinzip:
Durch die Umformung der zu fügenden Bauteile und / oder Fügeelemente erfolgt die Fertigung einer kraft- und formschlüssigen
Fügeverbindung, mit oder ohne Fügeelement.
- Stahl (Tiefziehqualität bis pressgehärtete Stähle)
- Aluminium (Bleche, Strangpressprofile, Guss)
- Kupfer, Kupferlegierungen
- CFC- / GFC-Werkstoffe
- Mischverbindungen (St + Al, Al + Cu, … )
Wir bieten an:
- Verfahrensentwicklung
- Gestaltung durchgängiger Fügeprozesse von der Oberflächenvorbehandlung bis zur Qualitätssicherung
- Konstruktion von Vorrichtungen und Werkzeugen für elementares und hybrides Fügen
- Ausführung von Tests zum Festigkeits-, Alterungs- und Korrosionsverhalten von elementaren und hybriden Verbindungen
- elektrotechnische Auslegung von umformtechnischen Fügeverbindungen
- Weiterbildungsveranstaltungen
Kontakt: volker.johne@tu-dresden.de
JOINING BY FORMING
Principle:
By the deformation of the components and / or the joining
elements, a non-positive and form-fitting joint connection, with
or without joining element, is generated.
- steel (from deep drawing quality to press hardened steels)
- aluminum (sheets, profils, cast)
- copper, copper alloys
- CFRC / GFRC materials
- mixed material joints (St + Al, Al + Cu, …)
Our portfolio:
- process development
- design of consistent joining processes
- construction of devices and tools for joining processes
- tests for strength, aging and corrosion behavior of elemental
or hybrid joints
- electrical design of mechanical joints
- training events
contact: volker.johne@tu-dresden.de
KLEBEN UND THERMISCHES
DIREKTFÜGEN
Prinzip:
Das Kleben und thermische Direktfügen ermöglicht die Herstellung von dauerhaften Verbindungen unterschiedlichster Materialien. Die Verbindungsfestigkeit kann dabei durch gezielte Vorbehandlung der Fügeteiloberflächen erhöht werden.
- Metalle, Glas, Holz, ...
- Kunststoffe, faserverstärkte Kunststoffe
- Mischverbindungen
Wir bieten an:
- Oberflächenvorbehandlung mittels Plasma- und Lasertechniken,
- Silikatisierung
- Charakterisierung (Rauheitsmessung, Kontaktwinkelbestimmung, elektrische Leitfähigkeit, Rheologie)
- Klebstoffmodifizierung
- künstliche Alterung (Klimaschrank, Salzsprühkammer, Suntest,
Pressure Cooker Test)
- Bestimmung mechanischer Kennwerte (Zug-, Zugscher-, Schäl-,
Torsionsbeanspruchung und kombinierte Beanspruchungen)
Kontakt: annett.klotzbach@iws.fraunhofer.de
ADHESIVE BONDING AND
THERMAL DIRECT JOINING
Principle:
The joining technologies, adhesive bonding and thermal direct
joining enables the manufacturing of durable joints out of most
different materials. The bonding strength of the joint can be improved using special surface pre-treatments.
- metals, glass, timber, …
- plastics, fiber-reinforced plastics
- mixed material joints
Our portfolio:
- surface pre-treatment by plasma and laser radiation,
- silicatization
- characterization (roughness, contact angle, electrical conductivity, rheology)
- modification of the adhesives
- artificial ageing (climate chamber, salt spray test, sun test,
pressure cooker test)
- determination of mechanical properties (tensile, tensile shear,
peel, torsion and combined tests)
contact: annett.klotzbach@iws.fraunhofer.de
DIREKTVERSCHRAUBUNG
Prinzip:
Die Direktverschraubung kann für verschiedene Werkstoffe, im
Leichtbau sowie bei Mischbauweise angewendet werden. Es gibt
Verfahrensvarianten mit und ohne Vorloch, je nach Anwendung
und Werkstoff. Bei der Direktverschraubung wird das Muttergewinde während des Einschraubvorgangs direkt durch die
Geometrie der gewindefurchenden Schraube erzeugt.
- Blechverschraubungen (Dünn-, Dickblech, …)
- Nichteisenmetall (Magnesium, …)
- Kunststoffe (Thermoplast, Duroplast, …)
- Mischverbindungen (Kunststoff + Aluminium, …)
Wir bieten an:
- Erforschung neuer Technologien
- Untersuchung von Verbindungselementen zum Fügen neuer
Werkstoffkombinationen
- Analyse der Reproduzierbarkeit und Prozesssicherheit
- Simultanmessung von Vorspannkraft, Drehmoment und -winkel
- Kennwertermittlung bei Realbauteilen
- Schulungen (Schraubfachingenieur)
Kontakt: volker.johne@tu-dresden.de
SELFTAPPING FASTENERS
Principle:
The selftapping fasteners can be used for different materials,
lightweight construction as well as mixed constructions.
There are variants of the process with and without pre-holes,
depending on the application and material. Selftapping fasteners
directly generate the female thread by the screw’s geometry
during the screwing process.
- metal plates (thin, thick, …)
- non-ferrous metal (magnesium, …)
- plastics (thermoplastic, duroplast, …)
- mixed material joints (plastics + aluminum, …)
Our portfolio:
- research of new technologies
- analysis of fasteners for joining new material combinations
- investigation of reproducibility and process safety
- simultaneous measurement of the clamp load and
installation torque
- identification and determination of numerical values
- training (fastener specialist)
contact: volker.johne@tu-dresden.de
FÜGEN MIT REAKTIVMULTISCHICHTEN
Prinzip:
Durch die Aktivierung der atomaren Diffusion in NanometerReaktivmultischichten (RMS) wird kurzzeitig und lokal thermische
Energie bereit gestellt. Diese kann zum Aufschmelzen eines Lotes
verwendet werden, das als Schicht beidseitig auf der RMS aufgebracht wird. Das ermöglicht Fügungen mit minimaler thermischer Belastung der Bauteile bei gleichzeitig hohen thermischen
und elektrischen Leitfähigkeiten der Fügestelle.
- Metalle, z. B. Al, Cu, Stahl, Ti, …
- keramische Materialien, Glas
- Silizium
- Polymere
Wir bieten an:
- Machbarkeitsuntersuchungen
- Prozessentwicklung und -beratung
- Bauteilprüfung
Kontakt: stefan.braun@iws.fraunhofer.de
REACTIVE MULTILAYERS FOR
JOINING
Principle:
With the activation of atomic interdiffusion in nanometer reactive
multilayer systems (RMS), thermal energy will be locally and
temporarily delivered. This energy can be used for the melting of
solder layers which coat the RMS on both sides. Reactive multilayer systems enable the joining of components with minimal
thermal loads and with good electrical and thermal conductivity.
- metals, e. g. Al, Cu, steel, Ti, …
- ceramics, glass
- silicon
- polymers
Our portfolio:
- feasibility studies
- process development and consultation
- fabrication of prototypes
- mechanical testing of parts and joining zones
contact: stefan.braun@iws.fraunhofer.de
PROZESSÜBERWACHUNG UND
SENSORIK
Prinzip:
Industrielle Produktionsprozesse zu überwachen sowie deren Produkte während bzw. nach der Fertigung zu charakterisieren, ist
eine allgegenwärtige Aufgabenstellung in modernen Fügeprozessen. Die systemtechnischen Kernkompetenzen zur Prozessüberwachung und Sensorik am Fraunhofer IWS Dresden sowie am
Anwendungszentrum für optische Messtechnik Zwickau konzentrieren sich auf die Entwicklung optischer, optisch-spektroskopischer Sensorik und deren Implementierung im Bereich der Laserund Oberflächentechnologie.
Wir bieten an:
Entwicklungen für das Monitoring von Laserprozessen
- High-Speed Temperaturüberwachung (E-MAqS® / E-FAqS®)
- Mess- und Regelsystem für Temperaturüberwachung
(LompocPro®)
- Laserstrahlanalyse zur Qualitätskontrolle von Optiken und
Laserquellen (LasMon®)
Optisch-spektroskopische Verfahren
- hyperspektrale Bildgebung zur Bewertung von Oberflächen
und deren abgeleiteten Eigenschaften (imanto®)
- infrarot-basierte in-situ Multigasanalytik (ISPROM®)
- Plasmaspektroskopie für das Laserstrahlschweißen
- ortsauflösende Temperaturmessung unabhängig vom Emissionskoeffizient und Materialoberflächenstruktur zur Detektion von
Bearbeitungsfehlern und Prozesssteuerung im Fügeprozess
Kontakt:
steffen.bonss@iws.fraunhofer.de
peter.hartmann@iws.fraunhofer.de
PROCESS MONITORING AND
SENSOR TECHNOLOGY
Principle:
One central task in modern industrial production processes is to
monitor the processes and to analyze the products during and
after fabrication. This includes the development of appropriate
process analytical sensors, measurement methods and devices.
The core competences of Fraunhofer IWS Dresden and the Application Center for Optical Metrology and Surface Technologies in
Zwickau focus on the development of optical and optical-spectroscopic sensors and their implementation in the field of laser
and surface technologies.
Our portfolio:
Foci for the monitoring of laser processes include
- high-speed temperature monitoring (E-MAqS® / E-FAqS®)
- measurement and control systems for temperature monitoring
(LompocPro®)
- laser beam analysis for quality control of optics and laser sources (LasMon®)
Optical-spectroscopic measurement techniques include
- imaging analysis tools (hard and software) for Hyperspectral
Imaging (imanto®)
- infrared based in-situ multi gas analysis (ISPROM®)
- plasma spectroscopy for laser welding tasks
- spatially resolved temperature measurement, independent of
emission coefficient and material surface structure, for detection
of machining errors and process control in the joining procedure
contact: steffen.bonss@iws.fraunhofer.de
WERKSTOFFPRÜFUNG UND
-CHARAKTERISIERUNG
Prinzip:
Neue, leistungsfähige Werkstoffe sind die Grundlage und der
Motor für die Entwicklung zuverlässiger und innovativer Produkte. Um das Eigenschaftspotenzial klassischer sowie neuartiger
Konstruktions- und Funktionswerkstoffe bestmöglich ausnutzen
zu können, bedarf es eines breiten Spektrums an experimentellen
Erfahrungen und eines tiefen Verständnisses für die werkstoffphysikalischen Vorgänge. Dieser Herausforderung stellt sich das
Kompetenzfeld Werkstoffprüfung und -charakterisierung des
IWS. Es versteht sich dabei als Partner für alle Geschäftsfelder
sowie für externe industrielle Kunden.
Wir bieten an:
- Bestimmung mechanischer Kennwerte von Werkstoffen und
Werkstoffverbunden
- Ermittlung von Kennlinien zur Bewertung der Schwingfestigkeit
- zeitverkürzte Ermüdungsprüfung bei hohen Prüffrequenzen
- hochauflösende, abbildende und analytische Charakterisierung
von lasermodifizierten Randzonen, Fügegrenzflächen, Dünnschichtsystemen, Nanotubes und Nanopartikeln
- Versagens- und Schadensfallanalysen
- Beratung im Hinblick auf Werkstoffalternativen, Gestaltoptimierungen und Prozessverbesserungen für eine zukünftige
Schadensprävention sowie Entwicklung von Prüfstrategien
Kontakt: martina.zimmermann@iws.fraunhofer.de
1 mm
MATERIALS TESTING AND
CHARACTERIZATION
Principle:
The basis and the driver for the development of reliable and innovative products are advanced, high performance materials. However, a broad range of experimental experience combined with a
profound expertise in materials science is required in order to
take advantage of the unique properties of new and conventional structural and functional materials. The department of
materials characterization and testing of the Fraunhofer IWS is
facing this challenge. It is therefore a competent partner for all
business units as well as external industrial customers.
Our portfolio:
- determination of mechanical properties of materials and composites (static, cyclic, flow curves)
- evaluation of fatigue behavior (Woehler curve, crack propagation) and time reduced fatigue testing at high frequencies
- high resolution imaging and analysis of laser treated surfaces,
joining zones, thin films, nanotubes and nano particles
- failure analyses
- consultation with respect to the choice of material, component
design, process optimization to prevent failure, and the development of alternative testing strategies
contact: martina.zimmermann@iws.fraunhofer.de
FRAUNHOFER IWS DRESDEN
WIR FORSCHEN FÜR DIE PRAXIS.
Das Fraunhofer IWS steht für Innovationen im Bereich der Laserund Oberflächentechnik. Es bietet kundenspezifische Lösungen
zum Fügen, Trennen, Auftragen, Abtragen, Mikrostrukturieren,
Randschichtbehandeln und Beschichten mit Laser sowie PVDund CVD-Verfahren. Die Kombination eines umfangreichen werkstofftechnischen Know-hows mit weitreichenden Erfahrungen in
der Entwicklung von Technologien und Systemen ist die Basis für
zahlreiche in die industrielle Fertigung überführte Lösungen.
Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS
Winterbergstr. 28, 01277 Dresden
Telefon +49 351 83391-0, Fax +49 351 83391-3300
info@iws.fraunhofer.de
Kontakt:
Dr. Jens Standfuß
Geschäftsfeldleiter Fügen
Telefon +49 351 83391-3212, Fax +49 351 83391-3210
jens.standfuss@iws.fraunhofer.de
www.iws.fraunhofer.de
FRAUNHOFER IWS DRESDEN
R E S E A R C H T H AT C A N B E P U T I N T O P R A C T I C E .
Fraunhofer IWS is known for its innovations in the field of laser
and surface technology. We provide customized solutions for joining, cutting, cladding, ablation processes, micro structuring and
surface treatment, laser coating as well as PVD and CVD processes. The combination of the comprehensive know-how in the
field of materials engineering with the profound expertise in the
development of systems and technologies form the basis for numerous implementations into industrial applications.
Fraunhofer IWS Dresden
Winterbergstr. 28, 01277 Dresden, Germany
Phone +49 351 83391-0, Fax +49 351 83391-3300
info@iws.fraunhofer.de
Contact:
Dr. Jens Standfuß
Head of business unit Joining
Phone +49 351 83391-3212, Fax +49 351 83391-3210
jens.standfuss@iws.fraunhofer.de
www.iws.fraunhofer.de/en
ANWENDUNGSZENTRUM FÜR
OPTISCHE MESSTECHNIK UND
OBERFLÄCHENTECHNOLOGIEN
Im August 2015 hat das neue Fraunhofer-IWS-Anwendungszentrum für Optische Messtechnik und Oberflächentechnologien
(AZOM) seine Arbeit aufgenommen. Angesiedelt im Umfeld der
Westsächsischen Hochschule Zwickau (WHZ) bildet es eine
Brücke zwischen dem Fraunhofer IWS in Dresden und der
regionalen Wirtschaft in Westsachsen.
Die Arbeitsfelder liegen insbesondere in den Bereichen:
- photonische Systemkomponenten und Fasertechnologien
- optische Messtechnik, Bildverarbeitung und Prozesskontrolle
- Oberflächen- und Werkstofftechnologien
- Biophotonik und Medizintechnik
AZOM Zwickau
Keplerstr. 2, 08056 Zwickau
Telefon +49 375 536 1538, Fax +49 375 536 1503
Kontakt:
Prof. Dr. Peter Hartmann
www.iws.fraunhofer.de
APPLICATION CENTER FOR OPTICAL METROLOGY AND SURFACE
TECHNOLOGIES
In August 2015 the novel Fraunhofer IWS Application Center for
Optical Metrology and Surface Technologies (AZOM) started work
in Zwickau. In cooperation with the Westsächsischen Hochschule
Zwickau (WHZ) the center bridges the gap between the Fraunhofer IWS in Dresden and the reginal economy in West Saxony.
Their work focuses on:
- photonic system components and fiber technologies
- optical metrology, image processing and process control
- surface and material technologies
- biophotonics and medical technologies
AZOM Zwickau
Keplerstr. 2, 08056 Zwickau, Germany
Phone +49 375 536 1538, Fax +49 375 536 1503
Contact:
Prof. Dr. Peter Hartmann
www.iws.fraunhofer.de/en
INSTITUT FÜR FERTIGUNGSTECHNIK, TU DRESDEN
Am Institut für Fertigungstechnik (IF) der TU Dresden werden die
Grundlagen der wichtigsten Gebiete der Fertigungstechnik untersucht, erarbeitet und die entsprechenden Fertigungsverfahren
weiter entwickelt. Diese Gebiete reichen von der Oberflächenbehandlung bis zur Nanotechnik sowie von der Fügetechnik bis zur
Montage. Die Lasertechnik, die Fertigungsmesstechnik und die
Qualitätssicherung sind Querschnittsthemen, mit denen sich das
Institut für Fertigungstechnik intensiv beschäftigt.
TU Dresden
Institut für Fertigungstechnik
George-Bähr-Str. 3c, 01069 Dresden
Telefon +49 351 463-31993, Fax +49 351 463-37755
Kontakt:
Professur für Fügetechnik und Montage
Telefon +49 351 463-37615, Fax +49 351 463-37249
fuegetechnik@tu-dresden.de
www.if.mw.tu-dresden.de
INSTITUTE OF MANUFACTURING
TECHNOLOGY, TU DRESDEN
At the Institute of Manufacturing Technology, TU Dresden, the
basics of the main fields of manufacturing technology are investigated and the corresponding production processes are further
developed. These subjects range from surface processing to
nanotechnology as well as from joining technology to assembly.
Laser technology, production metrology and quality management
are interdisciplinary subjects of the Institute of Manufacturing
Technology.
TU Dresden
Institute of Manufacturing Technology
George-Bähr-Str. 3c, 01069 Dresden, Germany
Phone +49 351 463-31993, Fax +49 351 463-37755
Contact:
Chair of Joining Technology and Assembly
Phone +49 351 463-37615, Fax +49 351 463-37249
fuegetechnik@tu-dresden.de
www.if.mw.tu-dresden.de
PROFESSUR FÜGETECHNIK,
HTW DRESDEN
An der Professur für Fügetechnik der Hochschule für Technik und
Wirtschaft Dresden werden, neben einem breiten Angebot an
konventionellen Lichtbogen- und Pressschweißverfahren, insbesondere elektronenstrahl-basierte Technologien untersucht und
weiterentwickelt. Eine flexible und moderne Anlagen- und Analysetechnik bietet die Basis für Forschung und Verfahrensvergleiche
zu Schweiß- und Lötanwendungen.
HTW Dresden
Fakultät Maschinenbau
Friedrich-List-Platz 1, 01069 Dresden
Telefon +49 351 462 2124, Fax +49 351 462 2170
Kontakt:
Professur Fügetechnik
Telefon +49 351 462 2523
gunther.goebel@htw-dresden.de
www.htw-dresden.de
CHAIR OF JOINING TECHNOLOGY,
HTW DRESDEN
At the University of Applied Sciences Dresden a wide range of joining technologies are available for research and process development. Besides conventional arc and pressure based joining,
research work focusses on high-power electron-beam technologies for thermal and non-thermal processes. Modern lab equipment and analysis tools are the basis for research and process
comparisons for welding and brazing applications.
University of Applied Sciences Dresden
Mechanical Engineering Department
Friedrich-List-Platz 1, 01069 Dresden, Germany
Phone +49 351 462 2124, Fax +49 351 462 2170
Contact:
Chair of Joining Technology
Phone +49 351 462 2523
gunther.goebel@htw-dresden.de
www.htw-dresden.de/en
FRAUNHOFER-INSTITUT
W E R K S T O F F - U N D S T R A H LT E C H N I K I W S
INNOVATIVE
FÜGEVERFAHREN
GEBÜNDELTE KOMPETENZ IN DRESDEN

Gebündelte Kompetenz in Dresden [ PDF 1.93 MB ]

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