Mittels Metall-Ultraschweißen (M-USS) lassen sich hoch performante Multi-Material-Verbunde erzeugen. Hierzu zählen bspw. Materialkombinationen wie Ti/CF-PEEK für Hochleistungs-Leichtbauanwendungen oder Al/Cu, die von starkem Interesse für die Elektronikindustrie sind.  Generell zeichnet sich das Ultraschallweißen durch eine hohe Energieeffizienz und geringe Prozesszeiten aus. Vorteilhaft gegenüber dem Kleben oder gebolzten Verbindungen ist zudem, dass auf Zusatzelemente verzichtet werden kann, die bspw. die Bauteilmasse erhöhen oder kontinuierliche Faserverstärkungen durch benötigte Bohrungen durchtrennen würden.

Bis dato ist weitestgehend ungeklärt welche Bindungsmechanismen und Grenzflächenmerkmale beim M-USS die hohen Verbundfestigkeiten erzeugen. Dies soll in diesem durch die DFG geförderten Forschungsvorhaben durch FE-Modelle, die anhand von optischen Methoden (Mikroschliffe, REM sowie in-situ µCT) und zerstörenden Prüfverfahren, grundlegend erörtert werden (siehe Abbildung 1). Das Verständnis des Mechanismus zur Verbindungsbildung ist ein bedeutender Meilenstein zur Auslegung ultraschallgefügter Multi-Material-Verbunde.

Ziele des Projektes sind es die ausgebildeten Grenzflächenmerkmale mit den erzielten Verbundfestigkeiten zu korrelieren. Die Grenzflächen sollen zudem in FE-Modellen abgebildet werden und die auftretenden Spannungszustände sowie das Schädigungsverhalten simuliert werden.

Gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

Ansprechpartner: 

Jun.-Prof. Dr.-Ing. Moritz Liesegang

M.Sc. Stefan Buchalik-Bopp