SB_14.814B

11 Zusammenfassung und Ausblick
Das vorliegende Forschungsvorhaben umfasste die Modellbildung des Hochtemperaturlötens
von temperierten Werkzeugen und die Entwicklung eines interaktiven
Moduls zur vereinfachten Bedienung. Die Arbeiten dienen dazu, Spannungen,
Verzüge und Temperaturfelder während des Lötprozesses zu berechnen. Die FEM-
Methode ermöglicht die Untersuchung der während des Lötzyklus entstehenden
Eigenspannungen unter Berücksichtigung unterschiedlicher Abkühlraten (Temperaturgradienten).
Dadurch lässt sich zum einen der Temperatur-Zeit-Verlauf optimieren
und zum anderen wird das Überschreiten der tolerierbaren Spannungen im Grundbzw.
Lotwerkstoff während des Lötprozesses verhindert. Die Simulation mittels FEM-
Methode ist nicht nur auf die untersuchten Demonstratorgeometrien beschränkt,
sondern kann für unterschiedliche Geometrien mit verschiedenen Komplexitäten
angewendet werden.
Die Kopplung von CAD mit FEM wird erstmalig für das Hochtemperaturlöten zur
kombinierten Optimierung von Bauteil- und Prozessdesign für kmU verfügbar. So ist
es bereits anhand von Werkstoffdatenblättern möglich, die Dimensionierung und
Gestaltung der Bauteile hinsichtlich des Fügeprozesses durchzuführen. Hieraus
ergeben sich neue Gestaltungsmöglichkeiten, die zum Erschließen neuer Anwendungsgebiete
genutzt werden können. Dieses wird insbesondere da der Fall sein, wo
heute die Bauteilgröße durch die im Lötprozess entstehenden Eigenspannungen
begrenzt ist. Neben den Anwendungen im Formwerkzeugbau können die Ergebnisse
beispielsweise zum Löten von Heißkanalverteilern sowie Einspritzdüsen für Großdieselmotore
genutzt werden.
Aufbauend auf den Forschungsergebnissen wurde in diesem Zusammenhang eine
interaktive Benutzeroberfläche für das Simulationsprogramm erstellt, die auch die
kmU, die über kein Personal mit FEM-Kenntnissen verfügen, in die Lage versetzt,
qualitative Berechnungen durchzuführen. Dadurch können konstruktive und fertigungstechnische
Anpassungen beim kmU bewertet werden, die das Ergebnis des
Fertigungsprozesses kostensparend positiv beeinflussen.
Temperierbare Werkzeuge werden mittels CAD konstruiert und vorwiegend die
Einzelteile in kmu gefertigt und von Lohnlötbetrieben mittels Hochtemperaturlöten
gefügt. Basierend auf den bereits vorhandenen CAD-Daten kann mittels einer FEM-
Software der Fügeprozess und die Konstruktion analysiert und iterativ optimiert
werden, so dass Entwicklungszeit und Ausschuss minimiert werden. Durch die
industrielle Nutzung der erarbeiteten Erkenntnisse können neue Anwendungsfelder
erschlossen werden. Die wirtschaftlichen Vorteile des betrachteten Prozesses sind
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