Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Kupfer und Aluminium, eine feste Verbindung - Fraunhofer IWS Dresden auf der Hannover-Messe 2011

30.03.2011
Kupfer ist bekannt für seine hervorragenden elektrischen Eigenschaften und damit prädestiniert für die Herstellung von Leitungen und elektrischen Verbindungen.

Leichter und billiger als Kupfer ist Aluminium, das ebenfalls sehr gute elektrische Eigenschaften besitzt. Beide Materialien fachgerecht und langlebig miteinander zu verbinden, dieser Aufgabe stellt sich das Fraunhofer IWS Dresden.

Einige Lösungsvorschläge präsentiert das Institut auf der HANNOVER MESSE vom 4. - 8. April 2011 auf dem Fraunhofer-Gemeinschaftsstand in der Halle 2, Stand D22. Eine Vielzahl der in Verbindung mit Elektromobilität entstehenden fügetechnischen Fragestellungen können damit gelöst werden.

Lösung 1: Laserstrahlschweißen

Laserstrahlschweißen steht für effiziente eigenschafts- und gewichtsoptimierte Fügeverbindungen. Eine Vielzahl unterschiedlicher Werkstoffe und Werkstoffkombinationen ist bereits mit dem Laser schweißbar, z.B. Aluminium-Stahl oder auch Gusseisen-Einsatzstahl. Die Forscher des Fraunhofer-Institutes für Werkstoff- und Strahltechnik IWS Dresden haben jetzt eine Technologie entwickelt, mit der auch Mischverbindungen wie Aluminium-Kupfer, Aluminium-Magnesium oder Edelstahl-Kupfer mit deutlich besserer Qualität lasergeschweißt werden können.

Die Verbesserung resultiert aus dem Einsatz eines hochdynamischen 2D-Scanners mit hohen Ablenkfrequenzen (bis maximal 2,5 kHz). Das System und eine Reihe von technologischen Parametern für unterschiedliche Werkstoffkombination wurden im BMBF-Verbundprojekt WELDIMA1 erarbeitet. Die hochdynamische Strahlablenkung und die laterale Positionierung des Laserstrahles zum Fügestoß ermöglichen eine gezielte Beeinflussung des Mischungsverhältnisses im Schweißgut. In Verbindung mit strukturanalytischen Untersuchungen kann die Breite des in der Schweißnaht erzeugten Phasensaums mit ungewünschten intermetallischen Verbindungen gezielt eingestellt werden. Je kleiner der intermetallische Phasensaum ausfällt, umso geringer ist die Reduzierung der Zugfestigkeit der Schweißverbindung. Für die am IWS mit hochdynamischer Strahlablenkung geschweißten Mischverbindungen aus Aluminium-Kupfer wurden für den Phasensaum Werte kleiner als 10 µm gemessen. Die Zugfestigkeit der Mischverbindung erreicht die gleichen Werte wie die artgleiche Verbindung Aluminium-Aluminium. Sie liegt immerhin bei 70% des unbeeinflussten Grundwerkstoffes.

1 Dieses Forschungs- und Entwicklungsprojekt wird / wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert und vom Projektträger VDI Technologiezentrum GmbH betreut. Das Projekt ist Teil der Förderinitiative „MABRILAS“ im Bereich der Optischen Technologien. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt beim Autor.

WELDIMA - Untersuchungen zum Schweißen von Mischverbindungen mit brillanten Laserstrahlquellen

Das Ziel des Vorhabens besteht in der Ermittlung und Erprobung verfahrens- und systemtechnischer Voraussetzungen zum qualitätsgerechten und effektiven Laserstrahlschweißen von wirtschaftlich bedeutenden, bisher nicht oder nur sehr eingeschränkt schweißbaren Werkstoffkombinationen und Mischverbindungen mittels Festkörperlasern höchster Strahlqualität.

Lösung 2: Laserinduktionswalzplattieren

Die Herstellung stoffschlüssiger Kontakte aus Al-Cu für das Packaging von Lithium-Ionen-Zellen ist ein Schwerpunkt des Forschungsprojektes DeLIZ2. Die Dresdner Forscher arbeiten an der Qualifizierung eines neuen Laserwalzplattierprozesses für den industriellen Einsatz. Dieser Prozess vereint jeweils die Vorteile des Kalt- und Warmwalzplattierens und ermöglicht eine großflächige stoffschlüssige Verbindung von Bändern aus Aluminium und Kupfer.

Während des Prozesses erhitzt ein Laserstrahl die beiden zu fügenden inneren Oberflächen der Bänder, die unmittelbar vorher induktiv vorgewärmt wurden. Dadurch lokalisiert sich die Verformung im Walzspalt weitgehend auf das (sehr begrenzte) hoch erwärmte Volumen. Unter dem Einfluss des Walzendrucks bildet sich zwischen beiden Bändern ein gleichmäßiger, fehler- und grenzflächenfreier Gefügeübergang aus. Die analytischen Untersuchungen der Fügezone zeigen, dass sich die Ausbildung der Fügezone durch die Wahl der Prozessparameter erheblich beeinflussen lässt. Die für stoffschlüssige Aluminium-Kupfer-Verbindungen typischen intermetallischen Phasen können komplett vermieden werden. Das bei Walzgeschwindigkeiten bis 8 m min-1 plattierte Band lässt sich im walzplattierten Zustand gut verformen und kann direkt weiterverarbeitet werden. Die ermittelten Scherfestigkeiten des Verbundes liegen bei 30 - 40 MPa.

2 Dieses Forschungs- und Entwicklungsprojekt wird / wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmenkonzept „Forschung für die Produktion von morgen“ gefördert und vom Projektträger Karlsruhe (PTKA) betreut. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt beim Autor.

DeLIZ - Produktionstechnisches Demonstrationszentrum für Lithium-Ionen-Zellen

In dem 2010 gestarteten Verbundforschungsprojekt DeLIZ widmen sich Forscher des Fraunhofer IWS Dresden, der TU Dresden und der TU München produktionstechnischen Fragestellungen entlang der Prozesskette zur Fertigung von Lithium-Ionen-Zellen. Neue Lösungsansätze für eine kostengünstige Großserienfertigung, prozessübergreifende Qualitätssicherungssysteme und innovative produktionstechnische Lösungen entlang der gesamten Prozesskette stehen im Fokus der Forscher.

Ihr Ansprechpartner für weitere Informationen:

Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS Dresden
01277 Dresden, Winterbergstr. 28
Presse und Öffentlichkeitsarbeit
Dr. Ralf Jäckel
Telefon: (0351) 83391 3444
Telefax: (0351) 83391 3300
E-mail: ralf.jaeckel@iws.fraunhofer.de

Dr. Ralf Jaeckel | idw
Weitere Informationen:
http://www.iws.fraunhofer.de
http://www.iws.fraunhofer.de/presse/presse.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie HANNOVER MESSE:

nachricht Rittal mit neuer Push-in-Leiteranschlussklemme - Kontakte im Handumdrehen
26.04.2017 | Rittal GmbH & Co. KG

nachricht Neuer Blue e+ Chiller von Rittal - Exakt regeln und effizient kühlen
25.04.2017 | Rittal GmbH & Co. KG

Alle Nachrichten aus der Kategorie: HANNOVER MESSE >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Navigationssystem der Hirnzellen entschlüsselt

Das menschliche Gehirn besteht aus etwa hundert Milliarden Nervenzellen. Informationen zwischen ihnen werden über ein komplexes Netzwerk aus Nervenfasern übermittelt. Verdrahtet werden die meisten dieser Verbindungen vor der Geburt nach einem genetischen Bauplan, also ohne dass äußere Einflüsse eine Rolle spielen. Mehr darüber, wie das Navigationssystem funktioniert, das die Axone beim Wachstum leitet, haben jetzt Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) herausgefunden. Das berichten sie im Fachmagazin eLife.

Die Gesamtlänge des Nervenfasernetzes im Gehirn beträgt etwa 500.000 Kilometer, mehr als die Entfernung zwischen Erde und Mond. Damit es beim Verdrahten der...

Im Focus: Kohlenstoff-Nanoröhrchen verwandeln Strom in leuchtende Quasiteilchen

Starke Licht-Materie-Kopplung in diesen halbleitenden Röhrchen könnte zu elektrisch gepumpten Lasern führen

Auch durch Anregung mit Strom ist die Erzeugung von leuchtenden Quasiteilchen aus Licht und Materie in halbleitenden Kohlenstoff-Nanoröhrchen möglich....

Im Focus: Carbon Nanotubes Turn Electrical Current into Light-emitting Quasi-particles

Strong light-matter coupling in these semiconducting tubes may hold the key to electrically pumped lasers

Light-matter quasi-particles can be generated electrically in semiconducting carbon nanotubes. Material scientists and physicists from Heidelberg University...

Im Focus: Breitbandlichtquellen mit flüssigem Kern

Jenaer Forschern ist es gelungen breitbandiges Laserlicht im mittleren Infrarotbereich mit Hilfe von flüssigkeitsgefüllten optischen Fasern zu erzeugen. Mit den Fasern lieferten sie zudem experimentelle Beweise für eine neue Dynamik von Solitonen – zeitlich und spektral stabile Lichtwellen – die aufgrund der besonderen Eigenschaften des Flüssigkerns entsteht. Die Ergebnisse der Arbeiten publizierte das Jenaer Wissenschaftler-Team vom Leibniz-Instituts für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT), dem Fraunhofer-Insitut für Angewandte Optik und Feinmechanik, der Friedrich-Schiller-Universität Jena und des Helmholtz-Insituts im renommierten Fachblatt Nature Communications.

Aus einem ultraschnellen intensiven Laserpuls, den sie in die Faser einkoppeln, erzeugen die Wissenschaftler ein, für das menschliche Auge nicht sichtbares,...

Im Focus: Flexible proximity sensor creates smart surfaces

Fraunhofer IPA has developed a proximity sensor made from silicone and carbon nanotubes (CNT) which detects objects and determines their position. The materials and printing process used mean that the sensor is extremely flexible, economical and can be used for large surfaces. Industry and research partners can use and further develop this innovation straight away.

At first glance, the proximity sensor appears to be nothing special: a thin, elastic layer of silicone onto which black square surfaces are printed, but these...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

10. Uelzener Forum: Demografischer Wandel und Digitalisierung

26.07.2017 | Veranstaltungen

Clash of Realities 2017: Anmeldung jetzt möglich. Internationale Konferenz an der TH Köln

26.07.2017 | Veranstaltungen

2. Spitzentreffen »Industrie 4.0 live«

25.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Robuste Computer für's Auto

26.07.2017 | Seminare Workshops

Läuft wie am Schnürchen!

26.07.2017 | Seminare Workshops

Leicht ist manchmal ganz schön schwer!

26.07.2017 | Seminare Workshops