Dieses leichtverständliche Lehrbuch gibt mit vielen Abbildungen einen kompakten Überblick über die unterschiedlichen Schweiß- und Lötverfahren und die zugehörige Gerätetechnik. Die möglichen Nahtfehler bei diesen Stoffverbindungen werden ebenso behandelt wie die Prüfung von Schweiß- und Lötverbindungen. Darüber hinaus geht das Werk auf die gültigen Normen und Richtlinien ein und beleuchtet zudem die Ausbildung und Akkreditierung von Fachkräften.
Aktualisiert: 2023-07-02
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Kunststoffbauteile aus der additiven Fertigung, Spritzguss oder Extrusion entstammen verschiedener Fertigungsprozesse mit ihren jeweiligen konstruktiven Begebenheiten, Vor- und Nachteilen. Um zukünftig Kunststoffbauteile aus verschiedenen Fertigungsprozessen kombinieren und Vorteile der jeweiligen Prozesse gezielt ausnutzen zu können, wurde die Schweißbarkeit von lasergesinterten und gespritzten Bauteilen untersucht.
Für die Versuche wurden das Ultraschallschweißen (US) und das Heizelementschweißen (HS) als industriell relevante Fügeverfahren eingesetzt. Als Lasersintermaterialien kamen PA12, PA12GB, PP und PA6MF in Kombination mit ungefüllten Spritzgussmaterialen PA12, PP und PA6 zum Einsatz. Die Schweißverbindungen wurden mechanisch hinsichtlich ihrer Kurzzeitzugfestigkeit, Dichtigkeit und Berstdruckverhalten charakterisiert. Ergänzend wurden zerstörende und zerstörungsfreie Analysemethoden zur Nahtcharakterisierung durchgeführt.
Lasergesinterte Materialien weisen eine sehr gute Schweißbarkeit auf. Vor allem HS-Schweißungen zeigen Kurzzeitzugfestigkeiten der Schweißverbindungen auf dem Niveau der Referenzfestigkeit von ungeschweißten Prüfkörpern. Bei Hybridverbindungen wird oftmals die Referenzfestigkeit der Spritzgusstype erreicht, welche dann den limitierenden Faktor darstellt. Trotzdem liegen die Hybridverbindungen aus gespritzten und lasergesinterten Bauteilen hinsichtlich der Festigkeit im Vergleich mit Festigkeiten typischer Spritzgussbauteile auf einem sehr hohen Niveau. Neben Schweißungen und Prüfungen im Labor wurden die erzielten Ergebnisse auch anhand industrieller Bauteile verifiziert.
Aktualisiert: 2022-11-03
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Effiziente Leistungshalbleitermodule, als Kernbausteine eines intelligenten Energiemanagements, sind unverzichtbar bei der Bewältigung der Energiewende. Wesentliches Verfahren in der Aufbau- und Verbindungstechnik zur Herstellung dieser Module ist das hochfrequente Reibschweißen durch Ultraschall, das sogenannte Ultraschallbonden. Ist eine der zahlreichen Bondverbindungen von mangelhafter Qualität, ist das Modul und damit das gesamte Energiemanagement von Totalausfall bedroht. Vor diesem Hintergrund hängt die erreichbare Verbindungsfestigkeit neben den Prozessparametern vom Verschleißzustand des Werkzeugs ab. Aus der limitierten Werkzeugnutzungsdauer resultieren nicht nur Beschaffungs- und Rüstkosten, sondern auch eine Störung des Produktionsflusses. Die Umstellung von Aluminium auf das effizientere Kupfer als Drahtmaterial mindert die Werkzeug-Nutzungsdauer bis um das 50-fache. Dieser Faktor schlägt sich in den Herstellkosten des Produkts nieder, wodurch sich die Forderung nach verschleißgerechten Werkzeugen verschärft. Jedoch sind Verschleißanalysen durch reale Versuche umfangreich und teuer. Insbesondere können hierbei ursächliche Kontaktvorgänge während des Fügeprozesses nicht beobachtet werden. Angesichts dessen wird in der vorliegenden Arbeit eine Vorgehensweise mit dem Schwerpunkt auf der prozessgerechten Werkzeuggestaltung mithilfe von numerischen Simulationen des Verschleißes entwickelt. Auf diese Weise wird insbesondere die Wechselwirkung zwischen anfänglicher Geometrie und Werkzeugverschleiß sowie der Verbindungsqualität der Fügepartner aufgedeckt. Durch Letzteres erfolgt ein maßgebender Beitrag zur Steigerung des Prozessverständnisses mit dem Ziel der Prozessoptimierung, um die Effizienz und Zuverlässigkeit von Leistungshalbleitermodulen weiter zu forcieren.
Aktualisiert: 2021-04-29
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Dieses leichtverständliche Lehrbuch gibt mit vielen Abbildungen einen kompakten Überblick über die unterschiedlichen Schweiß- und Lötverfahren und die zugehörige Gerätetechnik. Die möglichen Nahtfehler bei diesen Stoffverbindungen werden ebenso behandelt wie die Prüfung von Schweiß- und Lötverbindungen. Darüber hinaus geht das Werk auf die gültigen Normen und Richtlinien ein und beleuchtet zudem die Ausbildung und Akkreditierung von Fachkräften.
Aktualisiert: 2023-04-04
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Dieses leichtverständliche Lehrbuch gibt mit vielen Abbildungen einen kompakten Überblick über die unterschiedlichen Schweiß- und Lötverfahren und die zugehörige Gerätetechnik. Die möglichen Nahtfehler bei diesen Stoffverbindungen werden ebenso behandelt wie die Prüfung von Schweiß- und Lötverbindungen. Darüber hinaus geht das Werk auf die gültigen Normen und Richtlinien ein und beleuchtet zudem die Ausbildung und Akkreditierung von Fachkräften.
Aktualisiert: 2023-04-01
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Heutzutage werden im Automobilsektor sowie in der Medizin- und Elektrotechnik hohe Anforderungen an Kunststoffprodukte gestellt. Diese beschränken sich nicht nur auf kurzzeitige oder statische Belastungen. Vielmehr gibt es kaum noch Anwendungen ohne zyklische mechanische Belastungen. Diese können bereits bei wesentlich geringeren Spannungen und Verformungen zu einem Versagen des Bauteils führen. Diese Anforderungen gelten auch für Schweißverbindungen.
Ziel der durchgeführten Forschungsaktivitäten war die Untersuchung der Zusammenhänge zwischen den Kurzzeit- und den dynamischen Langzeiteigenschaften ultraschallgeschweißter Nähte in Abhängigkeit der maßgeblichen Schweißprozessparameter. Die erzielten Forschungsergebnisse ermöglichen erstmals die Berücksichtigung von dynamischen Belastungen im Lebenszyklus von ultraschallgeschweißten Kunststoffbauteilen.
Alle drei untersuchten Materialien (PC, PA6.6 und PA6.6GF30) zeigten relativ hohe Schwankungen in den Festigkeiten (Kurzzeit und Langzeit) in Abhängigkeit der gewählten Schweißparameter. Die maximal erreichten Kurzzeit-Schweißfaktoren waren dabei materialabhängig, wobei stets ein sprödes Versagen in der Schweißnaht auftrat. Die Festigkeiten der Schweißverbindungen bei dynamischer mechanischer Langzeit- Belastung waren deutlich geringer als bei einer entsprechenden Kurzzeit-Belastung. Bezogen auf die ebenfalls reduzierte Festigkeit des Grundmaterials, konnten materialabhängig bei gleichen Schweißparametern jedoch ähnliche Langzeit-Schweißfaktoren erzielt werden. Es wurde auch bei Langzeitbelastung stets ein sprödes Bruchversagen in der Schweißnaht beobachtet.
In dem Forschungsprojekt konnte gezeigt werden, dass die Festigkeitsabnahme zwischen Kurzzeit- und Langzeit-Belastung maßgeblich durch das Verhalten der jeweiligen Grundmaterialien bestimmt wird. Im Rahmen der Untersuchungen konnte bei einer dynamischen Langzeit-Belastung keine zusätzliche Festigkeitsreduzierung durch die Schweißnaht festgestellt werden.
Aktualisiert: 2020-01-07
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Den Fokus der durchgeführten Forschungstätigkeiten bildete der Erkenntnisgewinn über das Schweißverhalten von selektiv lasergesinterten (LS) Kunststoffbauteilen. Es wurden erstmals Wissensdefizite über die Materialsubstitution von z. B. spritzgegossenen zu additiv gefertigten Kunststoffbauteilen aus PA12 im Hinblick auf resultierende Fügenaht- und Produktqualität geschlossen. Zudem wurden Design- und Fertigungskriterien für bestehende und zukünftige Anwendungen erschlossen.
Als Schweißverfahren wurden das Ultraschallschweißen und das Heizelementschweißen eingesetzt, welche beide für die Kleinserienproduktion geeignet sind und sich hinsichtlich ihres Energieeintrags unterscheiden. Neben der Variation der Schweißparameter wurde der Einfluss verschiedener Baurichtungen bei LS-Anfertigung auf die Schweißprozesse und die resultierenden Nahtfestigkeiten untersucht sowie die LS-Prozessparameter Bestrahlungsstäke und Altpulveranteil variiert.
Die Schweißversuche mit anschließender Fügenahtcharakterisierung erzielten vielversprechende Ergebnisse für eine branchenübergreifende Anwendung lasergesinterter Kunststoffbauteile. So lässt sich festhalten, dass LS-Bauteile aus PA12 sehr gut mittels Ultraschall und Heizelement schweißbar sind und sogar Nahtfestigkeiten über den gewohnten Niveaus von PA12 als Spritzgussmaterial erzielt werden können. Für die Ultraschallschweißungen konnte zudem gezeigt werden, dass Schweißungen zwischen LS- und Spritzgussbauteilen aus PA12 hohe Festigkeitswerte erzielen. Trotzdem gilt es, einige Restriktionen wie beispielsweise die Staubbildung und Werkzeugverschleiß beim Ultraschallschweißen zu beachten.
Aktualisiert: 2021-12-20
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Aktualisiert: 2018-07-12
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Aktualisiert: 2018-07-12
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Die Arbeit untersucht den Einsatz von "general regression neuro-fuzzy networks" (GRNFN) für die Modellbildung bei der Prozessüberwachung. Anhand von Zustandsvektoren können Qualitätsprognosen abgeleitet, aber auch neue, unbekannte Prozesszustände erkannt werden. Eigenschaften von GRNFN-Modellen werden im Detail untersucht und diese erfolgreich zur Prozessüberwachung der Prozesskette beim Ultraschallschweißen von Kunststoffteilen eingesetzt.
Aktualisiert: 2022-09-09
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Aktualisiert: 2009-05-28
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