Laserstrahllöten für Leichtbau in der Automobilindustrie
12.08.2005

Abb. 1: Tiefgezogener Napf aus einem Tailored Hybrid Blank (Ø 50mm); Materialpaarung: Stahl (DC05) – Aluminium (AA6016).

Da AutofahrerInnen verstärkt Wert auf den wirtschaftlichen Betrieb ihrer Fahrzeuge legen, ist die Automobilindustrie stets bestrebt, durch Gewichtseinsparungen – unter anderem in der Karosserie – die Gewichtszunahmen durch sicherheits- und komfortrelevante Teile wie Klimaanlagen, Airbags etc. zu kompensieren und damit den Kraftstoffverbrauch möglichst zu minimieren. Dabei kommt der Leichtbauwerkstoff Aluminium zunehmend zum Einsatz.

Aluminium- und Stahlbleche sollen zukünftig in der stoffschlüssigen Mischbauweise zum Einsatz kommen. Werden sie vor der Umformung miteinander verbunden, spricht man von so genannten Tailored Hybrid Blanks. Bei der Verbindung der Bleche soll nicht nur die Umformbarkeit sondern auch eine ausreichende Restverformbarkeit unter Crashbelastungen gewährleistet werden. Um diesen Forderungen zu begegnen, kommt das Laserstrahllöten zum Einsatz, das sich durch die Möglichkeit der lokal begrenzten und gut steuerbaren Energiezufuhr auszeichnet. Im Rahmen eines Forschungsprojektes wurden am Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) Prozessstudien und Festigkeitsuntersuchungen zur Erzeugung von Tailored Hybrid Blanks mittels Laserstrahllöten durchgeführt. Ein Hauptziel der Untersuchungen war es, stoffschlüssige Verbindungen zwischen Aluminium und Stahl zu realisieren, deren mechanische Eigenschaften die Umformung zu einem Hohlkörper erlauben.

Der Lötspalt wird mit einem Zinklot-Fülldraht mit einem nichtkorrosiven Flussmittel als Kern gefüllt, was neben einer guten Prozesssicherheit auch eine hohe Automatisierbarkeit des Lötverfahrens gewährleistet, ein wichtiger Faktor für Automobilhersteller. Aufgrund der hervorragenden Fließeigenschaften dieser Lot-Flussmittel-Kombination konnten neben Stumpfstößen auch Überlappstöße mit Überlappungen von bis zu 3mm gelötet werden. Im Rahmen der Untersuchungen stellte sich heraus, dass nicht nur Nahtfestigkeiten im Bereich der Festigkeit des schwächeren Grundwerkstoffs erzielbar sind, sondern auch das Tiefziehen zu einem Napf möglich ist. Die Arbeiten wurden von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) unterstützt.

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Michael Botts
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Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) ist eine durch Mittel des Niedersächsischen Ministeriums für Wirtschaft, Arbeit und Verkehr unterstützte Forschungs- und Entwicklungseinrichtung auf dem Gebiet der Lasertechnik.