Untersuchungen zum Leichtbau mit Hilfe lasergestützter Mischbauweisen

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Verkehrsträger bestehen aus einem Materialmix, der lokale Anforderungen optimal erfüllt. Ein wissenschaftliches Bewertungskonzept ermöglicht eine Abschätzung der Gewichtseinsparung und der zulässigen Kosten für Werkstoffsubstitution, abhängig vom Verkehrsträger (Automobil, Verkehrsflugzeug, Trägerrakete) und der Belastung der Komponenten (z. B. Festigkeit, Steifigkeit). Es wurde festgestellt, dass in vielen Fällen Gewichtseinsparungen bei gleichen Eigenschaften über die Lebensdauer der Verkehrsträger kostendeckend realisierbar sind. Bei der Werkstoffsubstitution stellt sich die Frage der Fügetechnik. Eine Analyse der aktuellen Technik zeigt, dass nichtthermische Fügeverfahren oft keine durchgehenden Verbindungen erzeugen oder Probleme bei der Handhabung und Alterung aufweisen. Thermische Verfahren bieten dichte Nähte, haben jedoch das Problem intermetallischer Phasensäume. Aus der Gefügeausbildung beim thermischen Fügen wurden drei Verbindungsverfahren abgeleitet, die mit Lasertechnik realisierbar sind. Eine mathematische Simulation bestätigte experimentelle Ergebnisse und lieferte Hinweise für Prozessoptimierungen. Fertigungstechnische Aspekte wie ein Bearbeitungskopf und angepasste Spanntechnik wurden ebenfalls behandelt. Die Bewertung der Verfahren ergab, dass das Fügen im Überlappstoß die besten mechanisch-technologischen Eigenschaften bietet und die flexibelste Methode darstellt. Anwendungsstudien belegen das Potenzial de