Fraunhofer-Institut für Großstrukturen in der Produktionstechnik IGP
Prof. Dr.-Ing. Knuth-Michael Henkel, Dr.-Ing. Oliver Brätz (SFI/IWE), Dr.-Ing. Andreas Gericke
Bearbeitungszeitraum: 01.08.2025 bis 31.01.2028
Kurzfassung
Im Schiffbau werden typischerweise mehrere tausend Bolzen als Funktionselemente je Schiff, in unterschiedlichen Ausführungen verschweißt. Bei vielen Anwendungen werden nichtrostende, austenitische Bolzen verwendet, die in hochkorrosiv belasteten Strukturen oder bei nichtmagnetisierbaren Schiffstypen zum Einsatz kommen. Derzeit reicht die Ausführungsqualität der mittels Keramikring und Hubzündung geschweißten Bolzen für die Beschichtung, Ermüdungsfestigkeit und Spaltkorrosion nicht aus, so dass eine aufwendige Schweißwulstnachbehandlung durch WIG-Umschmelzen oder Beschleifen stattfinden muss. Der zusätzliche Mehraufwand ist in Anbetracht der Anzahl an Schweißungen immens. Dadurch können die typischen Vorteile des Bolzenschweißens nicht ausgeschöpft werden. Weiterhin bedeutet der zusätzliche Wärmeeintrag eine höhere thermische Belastung des Materials und der Gesamtstruktur, was zu Gefügebeeinflussungen, Eigenspannungen und Verzug führt. Im hier verfolgten Ansatz soll das Lichtbogenbolzenschweißen für austenitische Bolzen bis M16 modifiziert werden, sodass auf die Verwendung von Keramikringen und damit einhergehenden Nacharbeiten verzichtet werden kann. Es sollen zum einen die aus anderen Lichtbogenprozessen bekannten Potenziale dotierter Schutzgase ausgenutzt werden, welche das Wärmeübergangs-, Abschmelz- und Einbrandverhalten signifikant beeinflussen können.
Gleichzeitig soll der Schweißprozess dahingehend angepasst werden, dass das Verlaufen der Schmelze insbesondere bei Zwangslagenschweißungen vermieden wird. Für dieses Anwendungsgebiet sollen die Schweißparameter optimiert und das Potenzial eines magnetisch ausgelenkten Lichtbogens untersucht werden. Parallel dazu soll ein Monitoringsystem entwickelt werden, welches auf Basis von KI-Methoden die elektrischen Signalcharakteristika auswertet und somit eine Prozessevaluation und Qualitätsprognose ermöglicht. Davon profitieren Werften und fertigende Betriebe sowie insbesondere ausführende und zuliefernde KMU.
