„Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik der RWTH Aachen“ – Versionsunterschied

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Das '''Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik der RWTH Aachen''' (Kurzform ISF) ist ein Hochschulinstitut und gehört organisatorisch zur Fakultät IV (Maschinenwesen)<ref>{{Internetquelle |url=https://www.maschinenbau.rwth-aachen.de/cms/~gxo/Maschinenbau/ |titel=RWTH AACHEN UNIVERSITY Fakultät für Maschinenwesen - Deutsch |abruf=2022-08-19}}</ref> der [[RWTH Aachen|Rheinisch-Westfälischen technischen Hochschule Aachen]]. Es befasst sich mit der Untersuchung und Weiterentwicklung moderner Schweiß- und Fügetechnologien und der Vermittlung fügetechnischen Wissens an Studierende des Ingenieurwesens. Bearbeitet werden nahezu alle industriell relevanten, stoffschlüssigen Fügeverfahren.
Das '''Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik der RWTH Aachen''' (Kurzform ISF) ist ein Hochschulinstitut und gehört organisatorisch zur Fakultät IV (Maschinenwesen)<ref>{{Internetquelle |url=https://www.maschinenbau.rwth-aachen.de/cms/~gxo/Maschinenbau/ |titel=RWTH AACHEN UNIVERSITY Fakultät für Maschinenwesen - Deutsch |abruf=2022-08-19}}</ref> der [[RWTH Aachen|Rheinisch-Westfälischen technischen Hochschule Aachen]]. Es befasst sich mit der Untersuchung und Weiterentwicklung moderner Schweiß- und Fügetechnologien und der Vermittlung fügetechnischen Wissens an Studierende des Ingenieurwesens. Bearbeitet werden nahezu alle industriell relevanten, stoffschlüssigen Fügeverfahren.


== Geschichte ==
== Lehre am ISF ==

=== Lehre am ISF ===
In den Vorlesungsverzeichnissen <ref name=":0">{{Internetquelle |url=https://www.archiv.rwth-aachen.de/digitale-angebote/ |titel=Digitale Angebote |werk=Hochschularchiv der RWTH Aachen |datum= |sprache=de |abruf=2022-08-22}}</ref> taucht der Begriff das erste Mal zum Wintersemester 1932/1933 und Sommersemester 1933 auf. Der Privatdozent Fink hielt an der „Technischen Hochschule Aachen“ das erste Mal seine Vorlesung „Schweißtechnik“. Ab dem Sommersemester 1938 wurde diese dann in sehr ähnlicher Form von Hunsicker übernommen und, unterbrochen durch die vorübergehende Schließung der Hochschule nach Kriegsbeginn 1939, vermutlich bis zum Ende des Zweiten Weltkriegs weitergeführt.
In den Vorlesungsverzeichnissen <ref name=":0">{{Internetquelle |url=https://www.archiv.rwth-aachen.de/digitale-angebote/ |titel=Digitale Angebote |werk=Hochschularchiv der RWTH Aachen |datum= |sprache=de |abruf=2022-08-22}}</ref> taucht der Begriff das erste Mal zum Wintersemester 1932/1933 und Sommersemester 1933 auf. Der Privatdozent Fink hielt an der „Technischen Hochschule Aachen“ das erste Mal seine Vorlesung „Schweißtechnik“. Ab dem Sommersemester 1938 wurde diese dann in sehr ähnlicher Form von Hunsicker übernommen und, unterbrochen durch die vorübergehende Schließung der Hochschule nach Kriegsbeginn 1939, vermutlich bis zum Ende des Zweiten Weltkriegs weitergeführt.


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Uwe Reisgen führt nach seiner Amtsübernahme 2007 das Vorlesungsprogramm zunächst so weiter. Die Hauptvorlesungen in den Inhalten an den heutigen Stand der Technik angepasst und heißen seit dem "Fügetechnik I – Grundlagen", "Fügetechnik II – Verhalten der Werkstoffe beim Schweißen", "Fügetechnik III – Gestaltung, Berechnung und Simulation" und "Fügetechnik IV – Grundlagen der Klebtechnik". Diese werden durch eine Vielzahl kleinerer Vorlesungen, und Übungen ergänzt, die häufig in Zusammenarbeit mit anderen Professuren und Fakultäten veranstaltet werden.
Uwe Reisgen führt nach seiner Amtsübernahme 2007 das Vorlesungsprogramm zunächst so weiter. Die Hauptvorlesungen in den Inhalten an den heutigen Stand der Technik angepasst und heißen seit dem "Fügetechnik I – Grundlagen", "Fügetechnik II – Verhalten der Werkstoffe beim Schweißen", "Fügetechnik III – Gestaltung, Berechnung und Simulation" und "Fügetechnik IV – Grundlagen der Klebtechnik". Diese werden durch eine Vielzahl kleinerer Vorlesungen, und Übungen ergänzt, die häufig in Zusammenarbeit mit anderen Professuren und Fakultäten veranstaltet werden.


=== Forschung am ISF ===
== Forschung am ISF ==
Das ISF ist neben
Das ISF ist neben


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Mitglied in der [https://www.tu-braunschweig.de/ifs/wissenschaftliche-gesellschaft-fuegetechnik-ev-im-dvs/mitgliederstand Wissenschaftlichen Gesellschaft Fügetechnik im DVS e.V]., in der die Universitätsinstitute in Deutschland organisiert sind, die mit einem deutlichen Schwerpunkt Fügetechnik betreiben. In diesem Kreis ist das ISF das einzige Institut, welches sich ausschließlich mit der stoffschlüssigen Fügetechnik befasst und dabei über die Jahre fast jedes in der anwendenden Industrie genutzte Verfahren untersucht hat oder noch heute untersucht.
Mitglied in der [https://www.tu-braunschweig.de/ifs/wissenschaftliche-gesellschaft-fuegetechnik-ev-im-dvs/mitgliederstand Wissenschaftlichen Gesellschaft Fügetechnik im DVS e.V]., in der die Universitätsinstitute in Deutschland organisiert sind, die mit einem deutlichen Schwerpunkt Fügetechnik betreiben. In diesem Kreis ist das ISF das einzige Institut, welches sich ausschließlich mit der stoffschlüssigen Fügetechnik befasst und dabei über die Jahre fast jedes in der anwendenden Industrie genutzte Verfahren untersucht hat oder noch heute untersucht.


Die Arbeitsgebiete orientieren sich an den jeweils aktuellen industriellen Bedürfnissen und dem wissenschaftlichen Kenntnisstand und unterliegen einem zeitlichen Wandel. Geforscht wird an (Füge-)verfahrensspezifischen Themen sowie in Querschnittsthemen, wie beispielsweise das Verhalten der Werkstoffe unter dem Einfluss der Fügeverfahren, die Simulation der Verfahren und des Ergebnisses, der Automatisierung und dem Arbeitsschutz. Das ISF ist verfahrensspezifisch organisiert, deshalb ist die Entwicklung der Arbeitsgebiete anhand der Fügeverfahren aufgezeigt.
Die Arbeitsgebiete orientieren sich an den jeweils aktuellen industriellen Bedürfnissen und dem wissenschaftlichen Kenntnisstand und unterliegen einem zeitlichen Wandel. Geforscht wird an (Füge-)verfahrensspezifischen Themen sowie in Querschnittsthemen, wie beispielsweise das Verhalten der Werkstoffe unter dem Einfluss der Fügeverfahren, die Simulation der Verfahren und des Ergebnisses, der Automatisierung und dem Arbeitsschutz.


* In den 1950er und 1960er Jahren lag ein Schwerpunkt auf dem Modifizieren der Metalloberflächen durch Metallspritzen und Auftragschweißen, Themen, die unter Anwendung unterschiedlicher Basisverfahren bis in 2000er Jahre fortgesetzt wurden, bevor sie durch andere Schwerpunkte verdrängt wurden. Parallel dazu wurden Arbeiten zum Verbindungsschweißen durchgeführt. Diese begann mit dem [[Lichtbogenhandschweißen]] und dem [[Schutzgasschweißen|Metallschutzgasschweißen]], dem recht bald auch das Unterpulverschweißen sowie das [[Wolfram-Inertgas-Schweißen|WIG-]] und Plasmaschweißen folgten. Eine Spezialität bis Mitte 2010 waren die Senkrechtschweißverfahren Elektrogas- und Elektroschlackeschweißen. Bis auf das Lichtbogenhandschweißen und die Senkrechtschweißverfahren gehören die Lichtbogenverfahren bis heute zu den oft genutzten "Arbeitspferden" der Industrie und damit zum Repertoire des ISF.
* Ab Mitte der 1950er Jahre zog mit dem [[Elektronenstrahl-Materialbearbeitung|Elektronenstrahlschweißen]] das erste Strahlschweißverfahren in die Hallen des ISF ein, gefolgt vom [[Laserschweißen|Laserstrahlschweißen]] ab ca. 1985.
* Ebenfalls seit den frühen 1960er Jahre bis heute wird auch das [[Widerstandspunktschweißen|Widerstandspunkt- und Buckelschweißen]] untersucht. Auch die [[Kleben|Klebtechnik]], die in vielen Bereichen zum Wettbewerb des Schweißens wird, wird seit dieser Zeit bis heute mit einer eigenen Abteilung beforscht. Das ISF hielt mit 8,1 Tonnen und 10 Tonnen zwei Mal den offiziellen Guinness-Weltrekord für das höchste mit einem Klebstoff angehobene Gewicht <ref>{{Internetquelle |url=https://www.chemanager-online.com/news/klebstoffe-weltrekord-und-weltneuheit |titel=Klebstoffe: Weltrekord und Weltneuheit {{!}} CHEManager |abruf=2022-08-24}}</ref>, der jedoch seitdem mehrfach überboten wurde. Der 2019 von der Firma Delo aufgestellte aktuelle offizielle Guinness-Rekord liegt bei 17 Tonnen <ref>{{Internetquelle |url=https://www.guinnessworldrecords.de/news/commercial/2019/7/super-strong-glue-holds-17-tonne-truck-in-the-air-for-one-hour-584909 |titel=Superstarker Kleber hält 17-Tonner eine Stunde in der Luft |werk=guinnessworldrecords.de |datum=2019-07-29 |sprache=de |abruf=2022-08-24}}</ref>. 2014 wurden jedoch bei einem inoffiziellen Versuch des ISF in der WDR-Sendung "Kopfball" rund 21,8 Tonnen gehalten <ref>{{Internetquelle |url=https://www.youtube.com/watch?v=Lddox7xePe0 |titel=Zerreißprobe – Klebeweltrekord mit Panzern der Bundeswehr |werk=YouTube |sprache=de |abruf=2022-08-24}}</ref>.
* Bei den Reibschweißverfahren hat es dagegen eine lange Pause gegeben. Begonnen wurde in den frühen 1960er Jahren bis in die 1970er mit dem klassischen [[Reibschweißen|Rotationsreibschweißen]] und dem Ultraschallschweißen. Ab ca. 2010 lebt die Forschung an dieser Verfahrensgruppe mit dem Rührreibschweißen, für das mit dem konduktiv unterstützten Rührreibschweißen <ref name=":4">{{Literatur |Autor=Alexander Harms |Titel=Konduktiv unterstütztes Rührreibschweißen |Ort=Aachen |Datum=2014 |ISBN=978-3-8440-2944-4}}</ref> eine neue Verfahrensvariante erprobt wurde, und mit dem Ultraschallschweißen zur Anwendung in der Batteriezellenfertigung neu auf.
* Auch neue Verfahren werden entwickelt. Aufbauend auf die vergangenen Arbeiten zum Auftragschweißen mit Hilfe des MSG-Verfahrens wird dieses Verfahren aktuell für den Einsatz zur additiven Fertigung erprobt und optimiert <ref>{{Literatur |Autor=Samuel Micha Mann, Lukas Emmanuel Oster, Uwe Reisgen, Rahul Sharma |Titel=Verfahren für die generative Fertigung von Bauteilen |Datum=2022 |Online=https://publications.rwth-aachen.de/record/850531 |Abruf=2022-08-24}}</ref>. Das vorhandene Knowhow in der Klebtechnik führte zur Entwicklung des Metall-Kunststoff-Direktfügens, bei dem thermoplastische Kunststoffe ohne die Verwendung von Klebstoffen unter Anwendung von wärme und Druck direkt an Metalle gefügt werden <ref>{{Literatur |Autor=Sven Scheik, Markus Schleser, Uwe Reisgen |Titel=Thermisches Direktfügen von Metall und Kunststoff – Eine Alternative zur Klebtechnik? |Sammelwerk=Leichtbau-Technologien im Automobilbau: Werkstoffe - Fertigung - Konzepte |Verlag=Springer Fachmedien |Ort=Wiesbaden |Datum=2014 |ISBN=978-3-658-04025-3 |DOI=10.1007/978-3-658-04025-3_16 |Seiten=89–94}}</ref>.
Innovationen, die im Rahmen dieser Arbeiten entstanden sind und zum Teil heute zum industriellen Stand der Technik gehören, sind beispielsweise:
Innovationen, die im Rahmen dieser Arbeiten entstanden sind und zum Teil heute zum industriellen Stand der Technik gehören, sind beispielsweise:
* Die erste volltransistorisierte Energiequelle<ref>{{Literatur |Autor=P. Drews, P. Puschner |Titel=Transistorisierte Schweißenergiequellen |Nummer=26 |Verlag=DVS-Verlag |Ort=Düsseldorf |Datum=1974 |ISSN=0036-7184 |Seiten=54-56}}</ref>, die die am ISF entwickelte [[Lichtbogenarten beim Schutzgasschweißen|Impulslichtbogenschweißtechnik]]<ref>{{Internetquelle |url=https://www.isf.rwth-aachen.de/go/id/jdjp/file/77065 |titel=Dynamisches Verhalten eines MIG-Schweisslichtbogens unter Betriebsbedingungen - - RWTH AACHEN UNIVERSITY ISF - Deutsch |abruf=2022-08-30}}</ref> <ref>{{Internetquelle |url=https://www.isf.rwth-aachen.de/go/id/jdjp/file/71545 |titel=Steuerung eines definierten Werkstoffübergangs beim Mig-Mag-Schutzgasschweißen mit Stromimpulsen ... - RWTH AACHEN UNIVERSITY ISF - Deutsch |abruf=2022-08-30}}</ref> erst möglich gemacht hat. Letztere ist heute Basis für die meisten in den heutigen Energiequellen zum Metallschutzgasschweißen implementierten Verfahrensvarianten.
* Die erste volltransistorisierte Energiequelle<ref>{{Literatur |Autor=P. Drews, P. Puschner |Titel=Transistorisierte Schweißenergiequellen |Nummer=26 |Verlag=DVS-Verlag |Ort=Düsseldorf |Datum=1974 |ISSN=0036-7184 |Seiten=54-56}}</ref>, die die am ISF entwickelte [[Lichtbogenarten beim Schutzgasschweißen|Impulslichtbogenschweißtechnik]]<ref>{{Internetquelle |url=https://www.isf.rwth-aachen.de/go/id/jdjp/file/77065 |titel=Dynamisches Verhalten eines MIG-Schweisslichtbogens unter Betriebsbedingungen - - RWTH AACHEN UNIVERSITY ISF - Deutsch |abruf=2022-08-30}}</ref> <ref>{{Internetquelle |url=https://www.isf.rwth-aachen.de/go/id/jdjp/file/71545 |titel=Steuerung eines definierten Werkstoffübergangs beim Mig-Mag-Schutzgasschweißen mit Stromimpulsen ... - RWTH AACHEN UNIVERSITY ISF - Deutsch |abruf=2022-08-30}}</ref> erst möglich gemacht und heute Basis für die meisten in den heutigen Energiequellen zum Metallschutzgasschweißen implementierten Verfahrensvarianten ist.
* Das [[Laserschweißen|Laser-MSG-Hybridschweißen]] <ref name=":2">{{Literatur |Autor=Jan Christoph Neuenhahn |Titel=Hybridschweißen als Kopplung von CO2-Hochleistungslasern mit Lichtbogenschweißverfahren |Auflage=Als Ms. gedr |Ort=Aachen |Datum=1999 |ISBN=978-3-8265-6231-0}}</ref><ref name=":3">{{Literatur |Autor=Armin Wieschemann |Titel=Entwicklung des Hybrid- und Hydraschweißverfahrens am Beispiel des Schiffbaus |Ort=Aachen |Datum=2001 |ISBN=978-3-8265-8852-5}}</ref>, welches unter anderem am ISF untersucht und weiterentwickelt wurde und heute in vielen Industriebereichen, z.B. im Schiffbau und im Automobilbau als Stand der Technik eingesetzt wird.
* Das [[Laserschweißen|Laser-MSG-Hybridschweißen]] <ref name=":2">{{Literatur |Autor=Jan Christoph Neuenhahn |Titel=Hybridschweißen als Kopplung von CO2-Hochleistungslasern mit Lichtbogenschweißverfahren |Auflage=Als Ms. gedr |Ort=Aachen |Datum=1999 |ISBN=978-3-8265-6231-0}}</ref><ref name=":3">{{Literatur |Autor=Armin Wieschemann |Titel=Entwicklung des Hybrid- und Hydraschweißverfahrens am Beispiel des Schiffbaus |Ort=Aachen |Datum=2001 |ISBN=978-3-8265-8852-5}}</ref>, welches unter anderem am ISF untersucht und weiterentwickelt wurde und heute in vielen Industriebereichen, z.B. im Schiffbau und im Automobilbau als Stand der Technik eingesetzt wird.
* Der sogenannte Lichtbogensensor, z.b. <ref>{{Internetquelle |url=https://www.isf.rwth-aachen.de/go/id/jdjp/file/70642 |titel=Beitrag zur Weiterentwicklung der Prozeßkenngrößen verarbeitenden Schweißkopfführung bei vollmech... - RWTH AACHEN UNIVERSITY ISF - Deutsch |abruf=2022-08-30}}</ref>, <ref>{{Internetquelle |url=https://www.isf.rwth-aachen.de/go/id/jdjp/file/60876 |titel=Erhöhung des Mechanisierungsgrades beim maschinellen Lichtbogenschweißen durch Schweißkopfpositio... - RWTH AACHEN UNIVERSITY ISF - Deutsch |abruf=2022-08-30}}</ref>, <ref>{{Literatur |Autor=Ulrich Lüttmann |Titel=Weiterentwicklung von Lichtbogensensorsystemen zur Verringerung des Programmieraufwandes unter besonderer Berücksichtigung der Toleranzen der Fugenvorbereitungen |Verlag=Deutscher Verlag für Schweisstechnik DVS-Verlag |Ort=Düsseldorf |Datum=1991 |ISBN=3-87155-897-4}}</ref>, <ref>{{Literatur |Autor=Ulrich Kahrstedt |Titel=Konzeption und Realisierung eines Lichtbogensensors zum Roboterschweissen räumlich gekrümmter Fugenverläufe ohne Bahnprogrammierung |Auflage=Als Ms. gedr |Ort=Aachen |Datum=1994 |ISBN=978-3-86111-953-1}}</ref>, <ref>{{Literatur |Autor=Martin Oster |Titel=Verbesserung der Nachführgenauigkeit von Lichtbogensensoren für das MSG-Schweissen durch schnelle kreisförmige Auslenkung der Drahtelektrode |Auflage=Als Ms. gedr |Ort=Aachen |Datum=1995 |ISBN=978-3-8265-0929-2}}</ref> und andere, welcher heute bei einer Reihe von Schweißrobotern insbesondere bei der Fertigung von Bauteilen mit größerer Blechdicken zur Korrektur der Abweichungen der Brennerposition von der programmierten Bahn Anwendung findet.
* Der sogenannte Lichtbogensensor, z.b. <ref>{{Internetquelle |url=https://www.isf.rwth-aachen.de/go/id/jdjp/file/70642 |titel=Beitrag zur Weiterentwicklung der Prozeßkenngrößen verarbeitenden Schweißkopfführung bei vollmech... - RWTH AACHEN UNIVERSITY ISF - Deutsch |abruf=2022-08-30}}</ref>, <ref>{{Internetquelle |url=https://www.isf.rwth-aachen.de/go/id/jdjp/file/60876 |titel=Erhöhung des Mechanisierungsgrades beim maschinellen Lichtbogenschweißen durch Schweißkopfpositio... - RWTH AACHEN UNIVERSITY ISF - Deutsch |abruf=2022-08-30}}</ref>, <ref>{{Literatur |Autor=Ulrich Lüttmann |Titel=Weiterentwicklung von Lichtbogensensorsystemen zur Verringerung des Programmieraufwandes unter besonderer Berücksichtigung der Toleranzen der Fugenvorbereitungen |Verlag=Deutscher Verlag für Schweisstechnik DVS-Verlag |Ort=Düsseldorf |Datum=1991 |ISBN=3-87155-897-4}}</ref>, <ref>{{Literatur |Autor=Ulrich Kahrstedt |Titel=Konzeption und Realisierung eines Lichtbogensensors zum Roboterschweissen räumlich gekrümmter Fugenverläufe ohne Bahnprogrammierung |Auflage=Als Ms. gedr |Ort=Aachen |Datum=1994 |ISBN=978-3-86111-953-1}}</ref>, <ref>{{Literatur |Autor=Martin Oster |Titel=Verbesserung der Nachführgenauigkeit von Lichtbogensensoren für das MSG-Schweissen durch schnelle kreisförmige Auslenkung der Drahtelektrode |Auflage=Als Ms. gedr |Ort=Aachen |Datum=1995 |ISBN=978-3-8265-0929-2}}</ref>, welcher heute bei Schweißrobotern zur Korrektur der Abweichungen der Brennerposition von der programmierten Bahn Anwendung findet.
* Das [[Reibschweißen|Rührreibschweißen]] mit konduktiver Erwärmung <ref name=":4" />, wobei das konventionelle Rührreibschweißen mit der Stromquellentechnologie des Widerstandschweißens kombiniert wurde, um die Prozesskräfte zu reduzieren und perspektivisch auch die Verarbeitung von Werkstoffen hoher Festigkeiten zu ermöglichen.
* Das [[Reibschweißen|Rührreibschweißen]] mit konduktiver Erwärmung <ref name=":4">{{Literatur |Autor=Alexander Harms |Titel=Konduktiv unterstütztes Rührreibschweißen |Ort=Aachen |Datum=2014 |ISBN=978-3-8440-2944-4}}</ref>, das das konventionelle Rührreibschweißen mit der Stromquellentechnologie des Widerstandschweißens kombiniert, um die Prozesskräfte zu reduzieren und perspektivisch auch die Verarbeitung von Werkstoffen hoher Festigkeiten wie z.B. Stahl zu ermöglichen.
* Das Laser-Unterpulver-Hybridschweißverfahren<ref>{{Literatur |Autor=Simon Olschok |Titel=Laserstrahl-Lichtbogen-Hybridschweißen von Stahl im Dickblechbereich |Ort=Aachen |Datum=2008 |ISBN=978-3-8322-7289-0}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Oliver Engels |Titel=Laserstrahl-Unterpulver-Hybridschweißen |Auflage=1. Auflage |Ort=Düren |Datum=2020 |ISBN=978-3-8440-7708-7}}</ref>, welches die hohe Einschweißtiefe eines Hochleistungslasers mit der hohen Abschmelzleistung des Lichtbogenschweißverfahrens Unterpulverschweißen kombiniert und für die Anwendung bei großen Blechdicken ausgelegt ist.     
* Das Laser-Unterpulver-Hybridschweißverfahren<ref>{{Literatur |Autor=Simon Olschok |Titel=Laserstrahl-Lichtbogen-Hybridschweißen von Stahl im Dickblechbereich |Ort=Aachen |Datum=2008 |ISBN=978-3-8322-7289-0}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Oliver Engels |Titel=Laserstrahl-Unterpulver-Hybridschweißen |Auflage=1. Auflage |Ort=Düren |Datum=2020 |ISBN=978-3-8440-7708-7}}</ref>, welches die hohe Einschweißtiefe eines Hochleistungslasers mit der hohen Abschmelzleistung des Lichtbogenschweißverfahrens "Unterpulverschweißen" kombiniert und für die Anwendung bei großen Blechdicken ausgelegt ist.     
* Das [[Laserschweißen im Vakuum|Laserstrahlschweißen im Vakuum]] <ref>{{Literatur |Autor=Stefan Jakobs |Titel=Laserstrahlschweißen im Vakuum Erweiterung der Prozessgrenzen für dickwandige Bleche |Ort=Aachen |Datum=2015 |ISBN=978-3-8440-4032-6}}</ref> erweitert des Laserstrahlschweißen auf Blechdicken, welche sonst ohne die Anwendung mehrerer Schweißlagen nur mit dem Elektronenstrahl verarbeitet werden können. Im Gegensatz dazu benötigt das Verfahren kein so qualitativ hochwertiges Vakuum und produziert keine Röntgenstrahlung. Laserschweißen im Vakuum wird heute bereits kommerziell eingesetzt.
* Das [[Laserschweißen im Vakuum|Laserstrahlschweißen im Vakuum]] <ref>{{Literatur |Autor=Stefan Jakobs |Titel=Laserstrahlschweißen im Vakuum Erweiterung der Prozessgrenzen für dickwandige Bleche |Ort=Aachen |Datum=2015 |ISBN=978-3-8440-4032-6}}</ref> erweitert des Laserstrahlschweißen auf Blechdicken, welche sonst ohne die Anwendung mehrerer Schweißlagen nur mit dem Elektronenstrahl verarbeitet werden können. Im Gegensatz dazu benötigt das Verfahren kein so hochwertiges Vakuum und produziert keine Röntgenstrahlung. Laserschweißen im Vakuum wird heute bereits kommerziell eingesetzt.
* Das thermische Direktfügen von Metallen mit Kunststoffen <ref>{{Literatur |Autor=Sven Scheik |Titel=Untersuchungen des Verbundverhaltens von thermisch direkt gefügten Metall-Kunststoffverbindungen unter veränderlichen Umgebungsbedingungen |Auflage=[1. Auflage] |Ort=Aachen |Datum=2016 |ISBN=978-3-8440-4293-1}}</ref> ermöglicht die direkte Verbindung vom Thermoplasten mit Metallen ohne die Verwendung von Klebstoffen und die damit verbundenen Aushärtezeiten.
* Das thermische Direktfügen von Metallen mit Kunststoffen <ref>{{Literatur |Autor=Sven Scheik |Titel=Untersuchungen des Verbundverhaltens von thermisch direkt gefügten Metall-Kunststoffverbindungen unter veränderlichen Umgebungsbedingungen |Auflage=[1. Auflage] |Ort=Aachen |Datum=2016 |ISBN=978-3-8440-4293-1}}</ref> ermöglicht die direkte Verbindung vom Thermoplasten mit Metallen ohne die Verwendung von Klebstoffen und die damit verbundenen Aushärtezeiten.
* Die „Schweißinsel“ <ref>{{Internetquelle |url=https://depatisnet.dpma.de/DepatisNet/depatisnet?window=1&space=menu&content=treffer&action=pdf |titel=DEPATISnet {{!}} Dokument DE102015013402A1 |abruf=2022-08-30}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Jens Jacob Georg Lotte |Titel=Neues Fügeverfahren für Kunststoff-Metall-Hybridstrukturen |Band=RWTH Aachen University |Verlag=RWTH Aachen University |Datum=2021 |DOI=10.18154/rwth-2022-01438 |Online=https://publications.rwth-aachen.de/record/841059 |Abruf=2022-08-30}}</ref> erlaubt es, Bauteile aus faserverstärktem Kunststoffen mit Hilfe spezieller Inlays mit konventioneller Punktschweißtechnik an Metallstrukturen anzubinden, ohne die Fasermatrix zu beschädigen.
* Die „Schweißinsel“ <ref>{{Internetquelle |url=https://depatisnet.dpma.de/DepatisNet/depatisnet?window=1&space=menu&content=treffer&action=pdf |titel=DEPATISnet {{!}} Dokument DE102015013402A1 |abruf=2022-08-30}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Jens Jacob Georg Lotte |Titel=Neues Fügeverfahren für Kunststoff-Metall-Hybridstrukturen |Band=RWTH Aachen University |Verlag=RWTH Aachen University |Datum=2021 |DOI=10.18154/rwth-2022-01438 |Online=https://publications.rwth-aachen.de/record/841059 |Abruf=2022-08-30}}</ref> erlaubt es, Bauteile aus faserverstärktem Kunststoffen mit Hilfe spezieller Inlays mit konventioneller Punktschweißtechnik an Metallstrukturen anzubinden, ohne die Fasermatrix zu beschädigen.


==== Sonderforschungsbereiche ====
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Version vom 28. September 2022, 10:25 Uhr

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Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik der RWTH Aachen (ISF)
Gründung 1949
Ort Aachen
Bundesland Nordrhein-Westfalen, Deutschland Deutschland
Leitung Uwe Reisgen
Website https://www.isf.rwth-aachen.de


Das Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik der RWTH Aachen (Kurzform ISF) ist ein Hochschulinstitut und gehört organisatorisch zur Fakultät IV (Maschinenwesen)[1] der Rheinisch-Westfälischen technischen Hochschule Aachen. Es befasst sich mit der Untersuchung und Weiterentwicklung moderner Schweiß- und Fügetechnologien und der Vermittlung fügetechnischen Wissens an Studierende des Ingenieurwesens. Bearbeitet werden nahezu alle industriell relevanten, stoffschlüssigen Fügeverfahren.

Lehre am ISF

In den Vorlesungsverzeichnissen [2] taucht der Begriff das erste Mal zum Wintersemester 1932/1933 und Sommersemester 1933 auf. Der Privatdozent Fink hielt an der „Technischen Hochschule Aachen“ das erste Mal seine Vorlesung „Schweißtechnik“. Ab dem Sommersemester 1938 wurde diese dann in sehr ähnlicher Form von Hunsicker übernommen und, unterbrochen durch die vorübergehende Schließung der Hochschule nach Kriegsbeginn 1939, vermutlich bis zum Ende des Zweiten Weltkriegs weitergeführt.

Ebenfalls in diese Zeit datiert eine Einladung zur „Schweißtechnischen Tagung“, veranstaltet von einem „Schweißtechnischen Institut der Technischen Hochschule Aachen“. Ein „Institut für Schweißtechnik“ unter Hunsicker in der Fakultät für Maschinenbaus findet zwar in den Vorlesungsverzeichnissen vom 1938–1942/43 Erwähnung, Hunsicker hielt seine Vorlesungen jedoch immer als Privatdozent.

Das Vorlesungsverzeichnis 1947 listet erstmalig den außerplanmäßigen Prof. Karl Krekeler, der mit einer Vorlesung „Schweißtechnische Fertigungsverfahren“ wieder Fügetechnik am nicht besetzten Lehrstuhl „Konstruktion und Festigkeit“ las und dieses auch die folgenden Semester tat. Im WS ändert sich dann etwas:

1949 wird der Lehrstuhl „Konstruktion und Festigkeit“ gestrichen. Stattdessen taucht im Vorlesungsverzeichnis erstmalig ein Lehrstuhl „Schweißtechnik“ auf, noch zu besetzen, mit einem noch nicht gefundenen außerordentlichen Professor an der Spitze [2]. Krekeler baute sein Angebot an Vorlesungen in den kommenden Jahren immer weiter aus, wobei der Lehrstuhl „Schweißtechnik“ weiterhin unbesetzt blieb. Dieses ändert sich erst, nachdem Krekeler das von ihm maßgeblich in Zusammenarbeit mit der relevanten Industrie aufgebaute und mit einem eigenen Gebäude in der Pontstraße 49 in der Innenstadt von Aachen ausgestattete Institut, das sich sowohl mit Schweißtechnik als auch mit der Verarbeitung von Kunststoffen befasst, an seinen Nachfolger übergeben hatte.

Alfred Henning wurde zum Wintersemester 1960/61 der erste ordentliche Professor des „Instituts für schweißtechnische Fertigungsverfahren“ und Leiter des Instituts für Kunststoffverarbeitung in Personalunion. Diese erstmalige Nennung eines „Instituts für Schweißtechnische Fertigungsverfahren“ wird vom heutigen ISF als sein Gründungsjahr angesehen. Als Henning 1964 überraschend verstarb, wurde Karl Krekeler gebeten, dessen Vertretung sowohl bei den Vorlesungen und bei der Leitung der beiden Institute vorübergehend zu übernehmen. Mit der Berufung der Nachfolger erhielten die Teilinstitute eigene Leiter. Mit dem Wintersemester 1965/66 übernahm dann Friedrich Eichhorn die schweißtechnischen Vorlesungen, die Lehre zur Kunststoffverarbeitung gestaltete auf eigenem Lehrstuhl Georg Menges.

Damit begann auch eine gewisse Kontinuität der Lehre, die nach und nach ausgebaut wurde. 1976 fand erstmals die Vorlesung „Metallkleben“ statt. Ab dem Wintersemester 1980/81 kam die Reihe „Gestaltung und Festigkeit von Schweißkonstruktionen“ und ab 1983 „Schweißtechnisches Beschichten zum Verschleiß- und Korrosionsschutz“ dazu.

Ulrich Dilthey, der 1989 auf den Lehrstuhl berufen wurde, führte die Lehrveranstaltungen im Wesentlichen so weiter. Neu hinzu kamen 2001/02 „Schweißtechnische Fertigungsverfahren II – Verhalten der Werkstoffe beim Schweißen“ und 2002 „Schweißtechnische Fertigungsverfahren I für Masterstudiengänge (englischsprachig)“ welche dann 2004 „Welding technology I – Welding and Cutting Technologies“ heißen sollte und für die internationalen Masterstudiengänge gelesen wird.

Uwe Reisgen führt nach seiner Amtsübernahme 2007 das Vorlesungsprogramm zunächst so weiter. Die Hauptvorlesungen in den Inhalten an den heutigen Stand der Technik angepasst und heißen seit dem "Fügetechnik I – Grundlagen", "Fügetechnik II – Verhalten der Werkstoffe beim Schweißen", "Fügetechnik III – Gestaltung, Berechnung und Simulation" und "Fügetechnik IV – Grundlagen der Klebtechnik". Diese werden durch eine Vielzahl kleinerer Vorlesungen, und Übungen ergänzt, die häufig in Zusammenarbeit mit anderen Professuren und Fakultäten veranstaltet werden.

Forschung am ISF

Das ISF ist neben

  • dem Institut für Füge- und Schweißtechnik/ TU Braunschweig
  • dem Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb/TU Chemnitz
  • dem Institut für Füge- und Montagetechnik/ TU Berlin
  • dem Institut für Schweißtechnik und Trennende Fertigungsverfahren/ TU Clausthal
  • dem Institut für Fertigungstechnik mit Professur für Fügetechnik und Montage/
  • TU Dresden dem Institut für Werkstoff- und Fügetechnik/ Otto von Guericke Universität Magdeburg

Mitglied in der Wissenschaftlichen Gesellschaft Fügetechnik im DVS e.V., in der die Universitätsinstitute in Deutschland organisiert sind, die mit einem deutlichen Schwerpunkt Fügetechnik betreiben. In diesem Kreis ist das ISF das einzige Institut, welches sich ausschließlich mit der stoffschlüssigen Fügetechnik befasst und dabei über die Jahre fast jedes in der anwendenden Industrie genutzte Verfahren untersucht hat oder noch heute untersucht.

Die Arbeitsgebiete orientieren sich an den jeweils aktuellen industriellen Bedürfnissen und dem wissenschaftlichen Kenntnisstand und unterliegen einem zeitlichen Wandel. Geforscht wird an (Füge-)verfahrensspezifischen Themen sowie in Querschnittsthemen, wie beispielsweise das Verhalten der Werkstoffe unter dem Einfluss der Fügeverfahren, die Simulation der Verfahren und des Ergebnisses, der Automatisierung und dem Arbeitsschutz.

Innovationen, die im Rahmen dieser Arbeiten entstanden sind und zum Teil heute zum industriellen Stand der Technik gehören, sind beispielsweise:

  • Die erste volltransistorisierte Energiequelle[3], die die am ISF entwickelte Impulslichtbogenschweißtechnik[4] [5] erst möglich gemacht und heute Basis für die meisten in den heutigen Energiequellen zum Metallschutzgasschweißen implementierten Verfahrensvarianten ist.
  • Das Laser-MSG-Hybridschweißen [6][7], welches unter anderem am ISF untersucht und weiterentwickelt wurde und heute in vielen Industriebereichen, z.B. im Schiffbau und im Automobilbau als Stand der Technik eingesetzt wird.
  • Der sogenannte Lichtbogensensor, z.b. [8], [9], [10], [11], [12], welcher heute bei Schweißrobotern zur Korrektur der Abweichungen der Brennerposition von der programmierten Bahn Anwendung findet.
  • Das Rührreibschweißen mit konduktiver Erwärmung [13], das das konventionelle Rührreibschweißen mit der Stromquellentechnologie des Widerstandschweißens kombiniert, um die Prozesskräfte zu reduzieren und perspektivisch auch die Verarbeitung von Werkstoffen hoher Festigkeiten wie z.B. Stahl zu ermöglichen.
  • Das Laser-Unterpulver-Hybridschweißverfahren[14][15], welches die hohe Einschweißtiefe eines Hochleistungslasers mit der hohen Abschmelzleistung des Lichtbogenschweißverfahrens "Unterpulverschweißen" kombiniert und für die Anwendung bei großen Blechdicken ausgelegt ist.     
  • Das Laserstrahlschweißen im Vakuum [16] erweitert des Laserstrahlschweißen auf Blechdicken, welche sonst ohne die Anwendung mehrerer Schweißlagen nur mit dem Elektronenstrahl verarbeitet werden können. Im Gegensatz dazu benötigt das Verfahren kein so hochwertiges Vakuum und produziert keine Röntgenstrahlung. Laserschweißen im Vakuum wird heute bereits kommerziell eingesetzt.
  • Das thermische Direktfügen von Metallen mit Kunststoffen [17] ermöglicht die direkte Verbindung vom Thermoplasten mit Metallen ohne die Verwendung von Klebstoffen und die damit verbundenen Aushärtezeiten.
  • Die „Schweißinsel“ [18][19] erlaubt es, Bauteile aus faserverstärktem Kunststoffen mit Hilfe spezieller Inlays mit konventioneller Punktschweißtechnik an Metallstrukturen anzubinden, ohne die Fasermatrix zu beschädigen.

Sonderforschungsbereiche

Sonderforschungsbereiche (SFB) sind langfristige Projekte zur Grundlagenforschung. Im SFB kooperieren Wissenschaftler aus mehreren Disziplinen einer Universität oder mehrerer Universitäten, um neue Erkenntnisse zu einem eingegrenzten Thema zu erlangen.

Seit dem ersten vergebenen Sonderforschungsbereich im Jahre 1968 wurden von der Deutschen Forschungsgemeinschaft bis 2021 insgesamt 1476 Sonderforschungsbereiche eingerichtet und gefördert. In Aachen wurden und werden davon bisher 36 aus allen Bereichen von Naturwissenschaften, Technik und Medizin bearbeitet. Das ISF war und ist über die Jahre an insgesamt 7 davon beteiligt.

SFB 55 Fertigungstechnik 1968-1983
SFB 144 Methoden zur Energie- und Rohstoffeinsparung 1983–1995
SFB 370[20] Integrative Werkstoffmodellierung 1994–2005
SFB 440[21] Montage hybrider Mikrosysteme 1997–2009
SFB 532[22] Textilbewehrter Beton - Grundlagen für die Entwicklung einer neuartigen Technologie 1999–2011
SFB 561[23] Thermisch hochbelastete, offenporige und gekühlte Mehrschichtsysteme für Kombikraftwerke 1998–2010
SFB 1120 Bauteilpräzision durch Beherrschung von Schmelze und Erstarrung in Produktionsprozessen Ab 2014

Standort

Das Institut für Schweißtechnische Fertigungsverfahren der RWTH Aachen ist im Zentrum von Aachen im sog. Zentralbereich des RWTH angesiedelt. Es liegt in Fußgängerentfernung zum Hauptgebäude der RWTH, zum Super-C, zu den Hörsälen im Audimax, Karman-Auditorium und C.A.R.L sowie zum Aachener Marktplatz und zum Rathaus. Es werden dort insgesamt 5 Gebäude mit Büroräumen und Versuchsflächen genutzt:

Darüber hinaus nutzt das Institut weitere Versuchsflächen im Zentrum metallische Bauweisen[24] (Elektronenstrahl- und Reibschweißanlagen) und dem eLAb[25] (Ultraschallschweißen) auf dem Campus Melaten.

Weblinks

Einzelnachweise

  1. ↑ RWTH AACHEN UNIVERSITY Fakultät für Maschinenwesen - Deutsch. Abgerufen am 19. August 2022.
  2. ↑ a b Digitale Angebote. In: Hochschularchiv der RWTH Aachen. Abgerufen am 22. August 2022.
  3. ↑ P. Drews, P. Puschner: Transistorisierte Schweißenergiequellen. Nr. 26. DVS-Verlag, 1974, ISSN 0036-7184, S. 54–56.
  4. ↑ Dynamisches Verhalten eines MIG-Schweisslichtbogens unter Betriebsbedingungen - - RWTH AACHEN UNIVERSITY ISF - Deutsch. Abgerufen am 30. August 2022.
  5. ↑ Steuerung eines definierten Werkstoffübergangs beim Mig-Mag-Schutzgasschweißen mit Stromimpulsen ... - RWTH AACHEN UNIVERSITY ISF - Deutsch. Abgerufen am 30. August 2022.
  6. ↑ Jan Christoph Neuenhahn: Hybridschweißen als Kopplung von CO2-Hochleistungslasern mit Lichtbogenschweißverfahren. Als Ms. gedr Auflage. Aachen 1999, ISBN 978-3-8265-6231-0.
  7. ↑ Armin Wieschemann: Entwicklung des Hybrid- und Hydraschweißverfahrens am Beispiel des Schiffbaus. Aachen 2001, ISBN 978-3-8265-8852-5.
  8. ↑ Beitrag zur Weiterentwicklung der Prozeßkenngrößen verarbeitenden Schweißkopfführung bei vollmech... - RWTH AACHEN UNIVERSITY ISF - Deutsch. Abgerufen am 30. August 2022.
  9. ↑ Erhöhung des Mechanisierungsgrades beim maschinellen Lichtbogenschweißen durch Schweißkopfpositio... - RWTH AACHEN UNIVERSITY ISF - Deutsch. Abgerufen am 30. August 2022.
  10. ↑ Ulrich Lüttmann: Weiterentwicklung von Lichtbogensensorsystemen zur Verringerung des Programmieraufwandes unter besonderer Berücksichtigung der Toleranzen der Fugenvorbereitungen. Deutscher Verlag für Schweisstechnik DVS-Verlag, Düsseldorf 1991, ISBN 3-87155-897-4.
  11. ↑ Ulrich Kahrstedt: Konzeption und Realisierung eines Lichtbogensensors zum Roboterschweissen räumlich gekrümmter Fugenverläufe ohne Bahnprogrammierung. Als Ms. gedr Auflage. Aachen 1994, ISBN 978-3-86111-953-1.
  12. ↑ Martin Oster: Verbesserung der Nachführgenauigkeit von Lichtbogensensoren für das MSG-Schweissen durch schnelle kreisförmige Auslenkung der Drahtelektrode. Als Ms. gedr Auflage. Aachen 1995, ISBN 978-3-8265-0929-2.
  13. ↑ Alexander Harms: Konduktiv unterstütztes Rührreibschweißen. Aachen 2014, ISBN 978-3-8440-2944-4.
  14. ↑ Simon Olschok: Laserstrahl-Lichtbogen-Hybridschweißen von Stahl im Dickblechbereich. Aachen 2008, ISBN 978-3-8322-7289-0.
  15. ↑ Oliver Engels: Laserstrahl-Unterpulver-Hybridschweißen. 1. Auflage. Düren 2020, ISBN 978-3-8440-7708-7.
  16. ↑ Stefan Jakobs: Laserstrahlschweißen im Vakuum Erweiterung der Prozessgrenzen für dickwandige Bleche. Aachen 2015, ISBN 978-3-8440-4032-6.
  17. ↑ Sven Scheik: Untersuchungen des Verbundverhaltens von thermisch direkt gefügten Metall-Kunststoffverbindungen unter veränderlichen Umgebungsbedingungen. [1. Auflage]. Aachen 2016, ISBN 978-3-8440-4293-1.
  18. ↑ DEPATISnet | Dokument DE102015013402A1. Abgerufen am 30. August 2022.
  19. ↑ Jens Jacob Georg Lotte: Neues Fügeverfahren für Kunststoff-Metall-Hybridstrukturen. RWTH Aachen University. RWTH Aachen University, 2021, doi:10.18154/rwth-2022-01438 (rwth-aachen.de [abgerufen am 30. August 2022]).
  20. ↑ DFG - GEPRIS - SFB 370: Integrative Werkstoffmodellierung. Abgerufen am 19. August 2022.
  21. ↑ DFG - GEPRIS - SFB 440: Montage hybrider Mikrosysteme. Abgerufen am 19. August 2022.
  22. ↑ DFG - GEPRIS - SFB 532: Textilbewehrter Beton - Grundlagen für die Entwicklung einer neuartigen Technologie. Abgerufen am 7. September 2022.
  23. ↑ DFG - GEPRIS - SFB 561: Thermisch hochbelastete, offenporige und gekühlte Mehrschichtsysteme für Kombikraftwerke. Abgerufen am 19. August 2022.
  24. ↑ Zentrum Metallische Bauweisen - Home. Abgerufen am 24. August 2022.
  25. ↑ Startseite. Abgerufen am 24. August 2022 (deutsch).

Koordinaten: 50° 46′ 42″ N, 6° 4′ 53″ O

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