C05 - Metrologie für Fügeprozesse und -verbindungen

Bei mechanischen Fügeprozessen entstehen Baugruppen, die verfahrensbedingt mechanisch beansprucht und dadurch bereits im Fertigungsprozess geschädigt werden können. Weiterhin kann es zu geometrischen Abweichungen bei den qualitätsrelevanten Merkmalen einer Verbindung kommen. Im Hinblick darauf sind sowohl eine sichere In-Prozess-Messung der Fügeprozessparameter als auch eine zerstörungsfreie geometrische Post-Prozess-Prüfung zur nachgelagerten Qualitätskontrolle erforderlich. Es sollen Methoden entwickelt werden, die einerseits durch Verbesserung der In-Prozess-Messung zu einer Robustheitssteigerung etablierter Fügeprozesse beitragen. Andererseits soll durch eine zuverlässige Beurteilung der Auswirkungen von Prozessänderungen mit computertomografischen Post-Prozess-Messungen, für die eine Rissmessbarkeitsgrenze angegeben werden soll, zur Wandlungsfähigkeit beitragen werden. Für die In-Prozess-Messtechnik sollen in Kooperation mit fügeprozessanwendenden Teilprojekten dynamische Echtzeit-Messunsicherheitsschätzer auf Basis eines Bayes-Ansatzes erarbeitet werden, die eine Genauigkeitsverbesserung und Messunsicherheitsaussage für die Aufnahme dynamischer Fügeprozessparameter erlauben. Für die Post-Prozess-Prüfung konzentriert sich das Teilprojekt auf die Messbarkeitssteigerung durch Artefaktreduktion und die Angabe einer Rissauflösungsgrenze für Röntgen-computertomografische (CT) Messungen. Dabei werden die zerstörungsfreie Prüfung für qualitative Aussagen zur Fügepunktausbildung und die dimensionelle Messung zur Überprüfung der Fügebauteilgeometrie adressiert. Für die zerstörungsfreie Prüfung soll die Frage geklärt werden, welche Oberflächendefekte unter Berücksichtigung der metrologischen Strukturauflösung sowie der Interface-Strukturauflösung eindeutig identifizierbar sind. Für die dimensionelle Messung mit CT stellen Multimaterialbauteile aus dem Fügeprozess wegen der fehleranfälligen Oberflächenfindung sowohl an den inneren Grenzflächen als auch in Monomaterialbereichen im Hinblick auf die Messbarkeit bzw. erreichbare Genauigkeit eine bisher ungelöste Herausforderung dar. Unter Ausnutzung von intelligent gewählten Mehrfachmessungen sowie von simulativem Vorwissen soll eine Erfassung der inneren Grenzflächen sowie eine genauere Messung der Oberflächen erarbeitet werden. Am Ende können durch CT-Messungen die Gestalt und Schädigungen von Fügestellen, auch für abgewandelte Fügeprozesse, sicherer erfasst werden und die Erfassbarkeit a priori vorhergesagt werden. Mit Hilfe von Bayes-Filtern können die Prozessgrößen genauer gemessen und in Echtzeit Messunsicherheitsangaben zur Verfügung gestellt werden.

Metrologie für Fügeverbindungen

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Veröffentlichungen

Publikationen

Joining suitability of cast aluminium for self-piercing riveting
M. Neuser, F. Kappe, M. Busch, O. Grydin, M. Bobbert, M. Schaper, G. Meschut, T. Hausotte, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering (2021).
Über die Abgrenzung von Auflösungskonzepten in der industriellen Computertomografie
F. Binder, T. Hausotte, Tm - Technisches Messen 89 (2022) 20–24.
Herausforderungen bei computertomografischen Untersuchungen von Fügeverbindungen
M. Busch, L. Butzhammer, T. Hausotte, Tm - Technisches Messen 89 (2022) 83–88.
Atomic Force Microscope with an Adjustable Probe Direction and Integrated Sensing and Actuation
J. Schaude, T. Hausotte, Nanomanufacturing and Metrology 5 (2022) 139–148.
Approach to Determine the Characteristic Dimensions of Clinched Joints by Industrial X-ray Computed Tomography
M. Busch, D. Köhler, T. Hausotte, R. Kupfer, J. Troschitz, M. Gude, in: 2022.
Clinching of Aluminum Materials – Methods for the Continuous Characterization of Process, Microstructure and Properties
R. Kupfer, D. Köhler, D. Römisch, S. Wituschek, L. Ewenz, J. Kalich, D. Weiß, B. Sadeghian, M. Busch, J.T. Krüger, M. Neuser, O. Grydin, M. Böhnke, C.R. Bielak, J. Troschitz, Journal of Advanced Joining Processes 5 (2022).
Approach to Determine the Characteristic Dimensions of Clinched Joints by Industrial X-ray Computed Tomography
M. Busch, D. Köhler, T. Hausotte, R. Kupfer, J. Troschitz, M. Gude, E-Journal of Nondestructive Testing 27 (2022).
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Prof. Dr.-Ing. habil. Tino Hausotte

Sonderforschungsbereich Transregio 285

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Matthias Busch

Sonderforschungsbereich Transregio 285

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Lorenz Butzhammer

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