Markus Schleser

Laser Beam Submerged Arc Hybrid Welding

The laser beam-submerged arc hybrid welding method originates from the knowledge that, with increasing penetration depth, the laser beam process has a tendency to pore formation in the lower weld regions. The coupling with the energy-efficient submerged-arc process improves degassing and reduces the tendency to pore formation. The high deposition rate of the SA process in combination with the laser beam process offers, providing the appropriate choice of weld preparation, the possibility of welding plates with a thickness larger than 20° mm in a single pass, and also of welding thicker plates with the double-sided single pass technique.

Innovative approach of joining hybrid components

Joining of dissimilar materials is gaining more and more importance especially in the automotive industry. The latest international initiatives concerning the average fleet CO2-emissions are forcing manufacturers to reduce fuel consumption and exhaust gas output. This can mainly be achieved by reducing the weight of the vehicles. New methods for weight optimization have been enabled by material selections adapted to local strength requirements. While plastics are characterized by low density, low price, and literally unlimited shaping, metals can withstand distinctly higher mechanical loads. Hybrid components combine the contradictory characteristics of plastics and metal and thus can lead to advantageous construction part properties. As a result, light and concomitantly stiff components can be produced. The need for joining these dissimilar materials without using additional material such as adhesives or primers is a central challenge. A new approach to overcome the problems of state-of-the-art technolog...

On formability of tailor laser welded blanks of DP/TRIP steel sheets

Abstract This paper aims to evaluate the formability of tailor welded blanks of dual phase (DP600)/transformation induced plasticity (TRIP700) steel sheets. In this work, bead on plate butt joints of 2·5 mm DP600 and 1·2 mm TRIP700 steel sheets were performed using CO2 laser beam welding. Microhardness measurements and transverse tensile testing were carried out to characterise the welds. The formability of base metals and welds were investigated by standard Erichsen test. In a perpendicular tensile test to the weld line, all specimens were fractured at the TRIP base metal, and the strengths were somewhat higher than those of base metal. There was a significant reduction in formability caused by welding of the DP600/TRIP700 steel sheets, and the formability increased with increasing welding speed.

Innovative Coating Technology for Textile Reinforcements of Concrete Applications

In the 60ties engineers started to combine short glass fibers with a concrete matrix. Today engineers combine endless fibers with the concrete matrix. Hence, the so called textile-reinforced concrete offers more and more opportunities to manufacture consumer goods like desks or chairs and to build face elements for houses and even load-bearing structures. This revolution is only feasible because a lot of research work has been done - into textile, into concrete, into the combination and the bonding. One big challenge still is to have a high bond between the fibers and the concrete to achieve high tensile strength. At the same time the reinforcement should be flexible to open a wide range of applications. The Institut für Textiltechnik and the Welding and Joining Institute of the RWTH Aachen University have spotted an innovative coating technology to achieve both – high tensile strength and drapability for textile-reinforcements for concrete applications.

Hybrid Production Systems

While virtual product development allows great freedom in terms of design, actual development processes are rather restricted. Those boundary conditions are at best hardly possible to exert influence on. Therefore, future research has to focus both on the realisation of the concept of one-piece-flow while simultaneously increasing flexibility and productivity and on the technological advancement. Hence, hybridisation of manufacturing processes is a promising approach, which often allows tapping potentials in all the aforementioned dimensions.

Thermisches Direktfügen von Metall und Kunststoff – Eine Alternative zur Klebtechnik?

Im Rahmen des Exzellenzclusters „Integrative Produktionstechnik fur Hochlohnlander“ der RWTH-Aachen University werden derzeit alternative Verfahren zur Herstellung von Metall/Kunststoff-Verbindungen untersucht. Eines davon ist das thermische Direktfugen, das eine stoffschlussige Verbindung zwischen Kunststoff und Metall ermoglicht und ohne die Verwendung von Klebstoffen, Haftvermittlern oder mechanischen Verbindungshilfen auskommt.

An alternative to adhesive bonding

Within the framework of the Cluster of Excellence “Integrative Production Technology for High-Wage Countries”, RWTH Aachen University, alternative methods for the production of metal/plastic material joints are currently investigated. One of these methods is thermal direct joining which allows the production of a firmly bonded joint between plastic material and metal and which works without the use of adhesives, coupling agents or mechanical fixtures.

Thermisches Direktfügen von Metall und Kunststoff

Den Herausforderungen des Leichtbaus wird unter anderem durch den Einsatz von Materialmischbauweisen begegnet. Hierbei gewinnen Kunststoff/Metall-Verbindungen an Bedeutung [1]. Insbesondere faserverstärkte Kunststoffe bieten aufgrund ihrer auf das Gewicht bezogenen exzellenten mechanischen Eigenschaften ein hohes Potential, bisher in rein metallischer Bauweise hergestellte Bauteile stellenweise durch Kunststoffe zu substituieren. Im Zuge des Trends zur Materialmischbauweise gewinnt die Frage nach einer geeigneten Fügetechnologie an Bedeutung. Bereits die stark unterschiedlichen Schmelzpunkte von Metallen und Kunststoffen schließen ein Verschweißen der beiden Materialien aus. Zum Verbinden von Kunststoffund Metallhalbzeugen werden aktuell insbesondere mechanische Methoden und die Klebtechnik eingesetzt. Bei den mechanischen Verfahren kommen unter anderem Niet-, Clinchund Bolzenverbindungen zum Einsatz. Die Vorteile dieser Verfahren begründen sich insbesondere in den niedrigen Investitionskosten, den kurzen Prozesszeiten und der hohen Prozesssicherheit. Im Gegenzug erfolgt bei den meisten Verfahren eine Schädigung der Materialien durch die Penetration eines Fügehilfsmittels, so dass durch Faserschädigung und hohe Spannungsspitzen das Potential der beiden Werkstoffe nicht vollständig ausgenutzt werden kann. Weiterhin besteht aufgrund unterschiedlicher Materialkombinationen und der entstehenden Spalte ein erhöhtes Korrosionspotential. Beim Einsatz der Fügetechnologie Kleben kann bekanntlich durch eine stoffschlüssige, flächige Verbindung eine sehr gleichmäßige Spannungsverteilung senkrecht zur Belastungsrichtung geschaffen werden. Ferner ist es möglich, aufgrund der Vielzahl der zur Verfügung stehenden Klebstoffsysteme annähernd alle Materialien sicher zu verbinden. Nachteilig sind die zum Teil langen Prozesszeiten, die insbesondere durch den Aushärteprozess und die Bauteilfixierung, aber auch den Vorbehandlungsprozess entstehen. Vor dem Hintergrund einer Großserienfertigung bestimmt so in der Regel der Klebprozess die Taktzeit der Fertigung. Als Konsequenz wird daher häufig das Kleben in Kombination mit mechanischen Fügeverfahren verwendet [2], wodurch die Kosten steigen und die diskutierten Nachteile beim Einsatz mechanischer Verbindungen bleiben.