Aufbau eines Kompetenzzentrums für Schweißstruktursimulation

Projektlaufzeit:                  01.08.2013 – 30.04.2015

Das Technologie-Institut für Metall und Engineering“ (TIME) mit Sitz in Wissen/ Sieg beschäftigt sich in umfangreichem Maße mit der Anwendungsforschung und Entwicklung für und mit klein und mittelständischen Unternehmen. Dabei stehen F&E-Arbeiten an metallischen Werkstoffen zwar im Vordergrund, andere Werkstoffe, wie Keramik oder Kunststoffe werden jedoch ebenso betrachtet.
TIME verfügt derzeit sowohl über einen Schwerpunkt „Simulation “ (speziell konstruktions-begleitende Dimensionierung durch Struktur- bzw. Modalanalysen) wie auch „Schweißen“.
Ein wesentlicher Aspekt bei der Fertigung von Bauteilen aus Metallen ist das Fügen der Komponenten. Das am weitesten verbreitete Fügeverfahren ist das Schweißen. Die Ausführung des Schweißprozesses basiert dabei im Wesentlichen auf technischen Regelwerken und vor allem Erfahrungswerten von Konstrukteuren und Schweißern. Der zunehmende globale Wettbewerb, die gestiegenen Anforderungen an die Qualität von Produkten, die Ausreizung des Werkstoffpotentials bis zum Grenzbereich und die nachlassende Verfügbarkeit von schweißtechnischem Fachpersonal führt dazu, dass neue Lösungsansätze gesucht werden. Ein Lösungsansatz ist die Nutzung der rechnergestützten Simulation des Schweißprozesses.
Für potentielle Anwender –  besonders für klein- und mittelständische Unternehmen ohne eigenen
F&E-Bereich – ergeben sich jedoch vielfältige Fragestellungen bezüglich der Anwendbarkeit der Schweißprozesssimulation und der Verwertbarkeit der Ergebnisse sowie deren möglichen Auswirkungen z.B. auf die Bauteilgestaltung, das Spannkonzept oder auf Fertigungsstrategien.
Die Beantwortung dieser sowohl technologisch wie auch wirtschaftlich begründeten Fragestellungen kann vor allem von kleinen und mittelständischen Unternehmen allein nicht geleistet werden.

Ziel des Projektes ist die Inbetriebnahme, die Erprobung, die Anwendung, sowie der Vergleich von Simulation und Praxis als auch die Durchführung von F&E-Arbeiten unter Verwendung einer Software zur Schweißstruktursimulation. Neu ist in diesem Zusammenhang die geplante Kombination aus Simulation und praktischer Umsetzung in einer regionalen, anwendungsorientierten Forschungseinrichtung. TIME beschränkt sich dabei nicht auf den Werkstoff Stahl, sondern beabsichtigt ebenso den Werkstoff Aluminium in der Simulation mit abzubilden. Dadurch würden die derzeit führenden Konstruktionswerkstoffe abgedeckt.

Aufbauend auf der Simulation soll über das hier beantragte Fördervorhaben die Umsetzung bis hin zu realen Bauteilen unter Berücksichtigung schweißtechnischer und werkstofftechnikscher Aspekte untersucht werden können. Zudem besteht auf Basis der bei TIME bereits vorhanden anderen Schweißtechniken (MIG, MAG, WIG, Widerstandspunktschweißen und Rollennahtschweißen) die Möglichkeit, die verschiedenen Schweißverfahren technologisch wie auch energetisch und ökonomisch mit einander zu vergleichen. Hieraus ergibt sich ein großes Potential der Kooperation mit Hochschulen auf F&E-Seite wie auch der Anwendung der Schweißstruktursimulation für Unternehmen, was einen bedeutsamen Beitrag zum Technologie-Transfer in den hiesigen von Metall verarbeitenden Unternehmen geprägten ländlichen Raum ermöglicht.

Auch soll im Verlauf des Vorhabens geprüft werden, in wie weit eine Kombination mit der bereits bei TIME vorhabenden Finite-Elemente Methode (FEM) möglich ist. Daraus würde sich die Möglichkeit ergeben, Schweißnähte bereits in der Konstruktionsphase technologisch wie auch wirtschaftlich optimiert auszulegen, was derzeit noch nicht erfolgt.

Hervorzuheben ist in diesem Zusammenhang die Kombination von

  • Bündelung der Kompetenzen auf den Gebieten Simulation und Schweißen
  • Anwendungsforschung und Entwicklung auf dem Gebiet der Schweißstruktursimulation,
  • Berücksichtigung werkstoffkundlicher Aspekte
  • Berücksichtigung fügetechnischer Aspekte
  • verfahrensübergreifenden, energetischen und ökonomischen Vergleichbarkeit von Schweißverfahren,
  • unmittelbare Technologietransfer der Ergebnisse
  • verstärkte Einbeziehung von Qualitätssicherung und Wirtschaftlichkeit in den Fertigungsprozess,
  • Know-how-Transfer durch Veröffentlichungen, Seminare und Vorträge.

 

Ralf Polzin

Ansprechpartner

Dr.-Ing
Ralf Polzin
Geschäftsführer

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Technologie-Institut für Metall & Engineering GmbH (TIME)

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