Schweißen

Spaceframe mit elektromagnetischer Puls Technik erstmals verschweißt

| Redakteur: Juliana Schulze

Der weltweit erste EMPT geschweißte Spaceframe von PSTproducts. (Bild: PSTproducts)
Der weltweit erste EMPT geschweißte Spaceframe von PSTproducts. (Bild: PSTproducts)

PSTproducts hat einen Spaceframe im Leichtbau-Design weltweit als Erster mit der elektromagnetischen Puls Technik (EMPT) verschweißt.

Beim Verschweißen des Spaceframes wurden Aluminium- und Stahlbleche mit einer gewichtsoptimierten Aluminium-Rahmenkonstruktion verbunden. Der Einsatz des EMPT Schweißens resultiert in hochfesten Schweißverbindungen ohne jeglichen thermischen Verzug. Das elektromagnetische Pulsschweißen kann Werkstoffmischverbindungen, aber auch artgleiche Werkstoffe ohne Wärme, berührungslos in 35 μs verbinden. Schweißlängen von bis zu 3 m mit einem Puls sind möglich. Es können Bleche und Rohre verschweißt werden.

Auch nichtmagnetische Metalle wie Aluminium können verarbeitet werden

Bei diesem Verfahren werden die Bauteile in eine elektromagnetische Spule eingelegt, durch die kurzzeitig ein Strom mit sehr hoher Stromstärke fließt, der von einem Pulsgenerator bereitgestellt wird. Durch elektromagnetische Kräfte kann beispielsweise der Durchmesser von Rohren durch Kompression oder Aufweitung geändert werden. Da in metallischen Werkstücken kurzzeitig ein Wirbelstrom induziert wird, können auch nichtmagnetische Metalle wie Aluminium verarbeitet werden. Durch die hohe Verfahrensgeschwindigkeit kommt es wie beim Sprengschweißen zu einer stoffschlüssigen Verbindung. Durch die Weiterentwicklung der Elektromagnetischen Pulstechnologie (EMPT) wurde ein Verfahren zur Verschweißen von Aluminiumblechen mit Stahl-, Aluminium oder Kupferbauteilen geschaffen. Ein gepulstes elektromagnetisches Feld beschleunigt eines der beiden zu fügenden Bleche über eine Distanz von 0,3-1 mm auf Geschwindigkeiten über 200 m/s. Beim Aufprall dieses Blechs auf ein stationäres Gegenblech werden im Aufschlagbereich die auf beiden Oberflächen haftenden Oxidschichten gelöst und durch die sich zwischen den Blechen befindliche Luft ausgeblasen. Die so erzeugten reinen Oberflächen sind hoch reaktiv und stehen unter extremem Kontaktdruck. Dies bewirkt die Bildung einer heliumdichten metallischen Bindung durch Elektronenaustausch.

Metallische Werkstoffe mit unterschiedlichen Schmelzpunkten verschweißen

Die Schweißmethode bringt keine Wärme in die Bauteile ein. Daher ist es möglich, metallische Werkstoffe mit stark unterschiedlichen Schmelzpunkten zu verschweißen. Zudem kommt es weder zu Gefügebeeinflussungen noch zu Wärmeverzug. Dies bedeutet, dass hiermit erstmals stoffschlüssige Verbindungen im Blechbereich zwischen Aluminiumlegierungen und höchstfesten Stählen ohne negative Einflüsse auf die Werkstofffestigkeit hergestellt werden können. Der Bedarf an Leichtbau-Strukturen steigt zunehmend an, und die elektromagnetische Puls-Technologie (EMPT) wird heute industriell eingesetzt, um unterschiedliche Werkstoffe zu verbinden, beispielsweise für Hybrid-Verbindungen zwischen Aluminium und hochfestem Stahl (jus)

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