SB_14.814B

Zusammenfassung
Das Forschungsziel, lötgerechte Konstruktions- und Verfahrensstrategien zum
Hochtemperaturlöten mit prozessintegrierter Wärmebehandlung von temperierbaren
Formwerkzeugen zu entwickeln, wurde erreicht. Im Rahmen des Forschungsvorhabens
wurde ein Modell des Lötprozesses erstellt, in dem auch Umwandlungen der
Werkstoffe berücksichtigt sind. Die Validierung des Modells erfolgte unter anderem
mit experimentellen Messungen wie der Temperaturverläufe bei der Demonstratorfertigung.
Diese belegen, dass während des Hochtemperaturlötens von Bauteilen mit
komplexen Innengeometrien größere Temperaturgradienten in den Komponenten
entstehen. Die Bauteile wurden an der Oberfläche durch Strahlung erwärmt. Es
traten wärmeleitungsbedingt Temperaturgradienten auf, die zu einem inhomogenen
Erwärmen bzw. Abkühlen des Bauteils führen. Die Temperaturdifferenzen bewirken
neben der Änderung der Werkstoffeigenschaften, auf Grund der Wärmebehandlung,
Spannungen. Übersteigen diese die Festigkeitswerte der Grundwerkstoffe bzw. des
Lotes treten Verformungen bzw. Rossbildung auf. Mit dem Modell ist es möglich,
Geometrien bzw. die Prozessführung simulationstechnisch zu bewerten und
anzupassen. Um kmU, die über kein speziell im Bereich FEM-Kenntnisse qualifiziertes
Personal verfügen, die gewonnen Erkenntnisse nutzbar zur Verfügung zu stellen,
wurde darüber hinaus eine interaktive Benutzeroberfläche für die genutzte Modellierungssoftware
erarbeitet. Durch die Eingabe „einfacher“ Daten, wie z.B. Werkstoffe
(Grundwerkstoffe, Lot), Lötspaltbreite und Temperatur-Zeit-Zyklus sowie den Import
der Bauteilgeometrien können Simulationen gestartet werden, die als Ergebnisse
konkrete Informationen zum resultierenden Eigenspannungszustand und den zu
erwartenden kritischen Bauteilbereichen, in denen es zum Versagen kommen kann,
liefert. Durch die Bereitstellung lötgerechter Konstruktionsstrategien wird der
Fertigungsprozess insgesamt positiv beeinflusst.
Das Forschungsvorhaben wurde aus Haushaltsmitteln des Bundesministeriums für
Wirtschaft und Technologie [BMWi] über die Arbeitgemeinschaft industrieller
Forschungsvereinigungen [Otto von Geuricke] e.V. [AiF] [AiF-Nr.: 14.814 BR
DVS.Nr. 07.03.2-2] gefördert und von der Forschungsvereinigung Schweißen und
verwandte Verfahren e.V. des DVS unterstützt. Für die Unterstützung sei gedankt.
Das Ziel des Vorhabens wurde erreicht.
Univ.- Prof. Dr.-Ing. J. Wilden
Verantwortlicher Projektleiter