Laserstrahlschweißen im Fokus der zweiten Förderperiode
Die Forschungsgruppe FOR 5134 „Erstarrungsrisse beim Laserstrahlschweißen“ der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG), für die die Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) die Sprecherhochschule ist, wird in eine zweite Förderperiode überführt. Damit erhält das interdisziplinäre Projekt die Möglichkeit, seine wegweisenden Arbeiten fortzuführen und wesentliche Fortschritte auf dem Weg zu prädiktiven Modellen zu erzielen, um Werkstoffspektrum und Prozesssicherheit für die industrielle Fertigung entscheidend zu erweitern.
Wie lassen sich Risse vorhersagen?
Moderne Fügeverfahren wie das Laserstrahlschweißen sind in der industriellen Fertigung unverzichtbar geworden. Der Laserstrahl arbeitet berührungslos, ist schnell und minimiert den notwendigen Energieeintrag. Eine zentrale Herausforderung sind jedoch sogenannte Erstarrungsrisse, die bei diesem Prozess entstehen können. Sie schränken die Zahl der Materialien ein, die zuverlässig geschweißt werden können und entstehen durch ein komplexes Zusammenspiel von Materialeigenschaften, Prozessparametern und Geometrie des Werkstücks. Da diese Risse schwer zu erkennen sind und bisher keine Modelle existieren, die ihre Entstehung verlässlich vorhersagen können, verfolgen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Forschungsgruppe das Ziel, genau solche Vorhersagen zu ermöglichen und Wahrscheinlichkeiten für unterschiedliche Materialien und Prozessbedingungen berechnen zu können.
Welche Materialien untersucht die Forschungsgruppe?
„In der ersten Förderperiode haben wir Edelstahl als Modellmaterial untersucht, um grundlegende Mechanismen besser zu verstehen und zu modellieren. Diese Arbeit hat die Basis geschaffen, um nun den nächsten Schritt zu gehen und unsere Forschung auf Nickelbasislegierungen auszuweiten, die in der Praxis besonders relevant und zugleich anfällig für Erstarrungsrisse sind“, erklärt Prof. Michael Schmidt, Sprecher der Forschungsgruppe.
Die zweite Phase stellt die Forschungsgruppe vor neue Herausforderungen, insbesondere bei der Modellierung der Materialeigenschaften. Zum Einsatz kommen dabei sowohl traditionelle numerische Verfahren als auch moderne, KI-gestützte Ansätze. „Die Verlängerung ist ein klares Signal für die Qualität und Relevanz unserer bisherigen Arbeit. Sie gibt uns die Möglichkeit, den aktuellen Stand der Forschung weiter voranzutreiben und physikalisch-technische Grundlagenforschung perspektivisch in industrielle Anwendung zu transformieren“, betont Michael Schmidt.
Welche Fachrichtungen arbeiten in der Forschungsgruppe mit?
Die Forschungsgruppe vereint Expertinnen und Experten aus verschiedenen Fachrichtungen – von Werkstofftechnik über Maschinenbau bis hin zu Informatik und Mathematik – sowie mehrere Standorte in Deutschland. Um das Ziel der Forschungsgruppe zu erreichen, ist grundlegender wissenschaftlicher Fortschritt auf verschiedenen Fachgebieten erforderlich, der über das Laserstrahlschweißen hinaus von Bedeutung sein wird.
Mehr zur ForschungsgruppeWeitere Informationen:
Dr.-Ing. Florian Klämpfl
Lehrstuhl für Photonische Technologien
florian.klaempfl@fau.de