Aluminiumwerkstoffe - kurz erwärmt und schon gewandelt

23.12.1997 - (idw) Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

Lasertechnik Aluminiumwerkstoffe - kurz erwaermt und schon gewandelt

Wo der Laserstrahl das Werkstueck trifft, heizt das Material sich auf. Nur ein sehr begrenzter Bereich wird so fuer sehr geringe Zeit erwaermt, und auch die Abkuehlung geschieht aeusserst schnell. Trotzdem hat sich der Werkstoff dabei veraendert - auch wenn das nur schwer messbar ist. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft foerdert an der Universitaet Erlangen-Nuernberg das Forschungsprojekt "Untersuchung der erreichbaren mechanischen Eigenschaften von Aluminiumwerkstoffen bei Laserkurzzeiterwaermung" am Lehrstuhl fuer Fertigungstechnologie (Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Manfred Geiger) im Rahmen des Schwerpunktprogramms "Kurzzeitmetallurgie".

Das Projekt befasst sich mit fertigungstechnischen und werkstoffkundlichen Aspekten des Laserstrahlumformens technischer Aluminiumlegierungen. Wesentliches Ziel des Projektes ist die Korrelation der durch die Laserbestrahlung eingestellten Werkstoffgefuege mit den zugehoerigen mechanischen Eigenschaften. Durch die Verknuepfung charakteristischer Gefuegemerkmale mit den Bearbeitungsparametern des Experiments soll eine Vorhersage der bei der Laserstrahlbearbeitung zu erwartenden Veraenderung der Materialeigenschaften ermoeglicht werden. Das Projekt ist seit Mai 1997 bewilligt und verfuegt ueber Sach- und Personalmittel fuer einen wissenschaftlichen Mitarbeiter sowie eine studentische Hilfskraft.

Grundlegenden Mechanismen des Laserstrahlumformens und dessen potentielle Anwendungen werden bereits seit laengerer Zeit intensiv untersucht. Zu den hoffnungsvollsten Anwendungsbereichen zaehlt neben der Prototypenfertigung und dem Richten geschweisster Konstruktionen sicherlich auch das Justieren von Mikrokomponenten in der Elektronik. Auf eine ueberwiegend durch empirische Untersuchungen gepraegte Anfangsphase der Verfahrensentwicklung folgte eine deutlich grundlagenorientiertere Entwicklungsperiode, die vor allem die Klaerung der Umformmechanismen zum Ziel hatte.

Sehr schnell zeigte sich jedoch auch, dass ueber das Materialverhalten bei extrem kurzen Erwaermungs- und Abkuehlungszeiten, wie sie bei allen lasergestuetzen Verfahren auftreten, keine ausreichenden Daten vorhanden waren. Erschwerend kam hinzu, dass fuer die Erfassung der oftmals nur in einem kleinen lokalen Bereich beobachtbaren Veraenderungen der Werkstoffstruktur keine geeigneten Praeparations- und Messverfahren verfuegbar waren. Mit Hilfe der im Projekt vorgesehenen Arbeiten wird daher versucht, einen Teil dieses Informationsdefizits durch die Entwicklung der notwendigen Messmethodik und die werkstoffkundliche Analyse der laserbeeinflussten Werkstoffstrukturen abzubauen.

Leichtbau-Werkstoffe

Die Untersuchungen im Rahmen des Projektes konzentrieren sich auf moderne Aluminiumwerkstoffe des Leichtbaus, welche in zunehmendem Masse in der Fertigung, vor allem in der Automobilindustrie, eingesetzt werden. Von besonderem Interesse sind hierbei teilchengehaertete Aluminiumlegierungen, da deren Festigkeit stark von der im Verlauf der Laserstrahlbearbeitung auftretenden thermischen Belastung abhaengt. Die Ergebnisse sollen zu einer erheblich verbesserten Kenntnis der laserinduzierten Veraenderungen der Gefuege- und Mikrostrukturen der untersuchten Aluminiumwerkstoffe beitragen sowie deren Einsatzpotentiale fuer die thermische Formgebung durch das Laserstrahlumformen klaeren.

Kontakt: Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Manfred Geiger, Dipl.-Ing. T. Hennige, Lehrstuhl fuer Fertigungstechnologie, Egerlandstrasse 11, 91058 Erlangen, Tel.: 09131/85 -7140, Fax: 09131/36403