Aufgabenstellung
Steigende Treibstoffkosten und strengere Abgasnormen lenken den Fokus von Automobilherstellern und Kunden verstärkt auf den Leichtbau in Fahrzeugen. Hierbei kommen vermehrt innovative Werkstoffe, wie faserverstärkte Kunststoffe, hochfeste Aluminiumlegierungen und hochfeste Stähle zum Einsatz, um das Fahrzeuggewicht zu reduzieren. Während des Laserstrahlschweißens der hochfesten Werkstoffe im Rahmen der Karosseriefertigung treten jedoch im Vergleich zum Schweißen konventioneller Werkstoffe neue Herausforderungen, wie eine Entfestigung im Bereich der Schweißzone oder Schweißnahtunregelmäßigkeiten auf. So steigt bei hochfesten Stählen durch den im Vergleich zu konventionellen Stählen erhöhten Anteil an Legierungselementen beispielsweise die Empfindlichkeit gegenüber Rissen an. Dem soll im Projekt durch prozesstechnische Maßnahmen begegnet werden, um den Anwendungsbereich hochfester Stähle zu erweitern.

Vorgehensweise
Durch die Anwendung brillanter Strahlquellen und schneller Strahlablenkungssysteme soll das Temperaturfeld beim Laserstrahlschweißen hochfester Stähle gezielt beeinflusst werden, um dem Auftreten von Schweißnahtunregelmäßigkeiten beziehungsweise der Entfestigung der Werkstoffe im Bereich der Schweißzone mithilfe örtlicher Leistungsmodulation entgegenwirken zu können. Ferner erfolgt im Projekt der Aufbau einer Inline-Prozesssensorik, um auftretende Schweißnahtunregelmäßigkeiten sicher zu erfassen und fehlerhafte Bauteile aus der Prozesslinie auszuschleusen. Das zu entwickelnde System basiert hierbei auf der thermografischen Erfassung von Schweißnahtunregelmäßigkeiten sowie dem Vergleich zwischen aktuellem Messergebnis und einem Referenzprozess.

Ergebnisse
Im Labormaßstab entwickelte Oszillationsstrategien zur Verminderung der Heißrissgefahr beim Laserstrahlschweißen hochfester Stähle konnten erfolgreich auf das seriennahe Umfeld übertragen werden. Daneben wurden Erkenntnisse im Hinblick auf den Einfluss verschiedener Oszillationsparameter, wie beispielsweise der gewählten Oszillationsfigur gewonnen werden. Weiterhin konnten mithilfe des im Projekt entwickelten thermografischen Funktionsmusters im Prozess entstehende Risse bis zu minimalen Längen von weniger als 1,5 mm auch bei konkaven Oberflächen, wie beispielsweise im Endkrater detektiert werden (Abbildungen unten), wodurch das Projektziel der Detektion von Rissen bis zu einer minimalen Länge von 2 mm übertroffen wurde.