Das Ziel des Vorhabens war die Erhöhung der Qualität beim Laserstrahlschweißen hochfester Stahlwerkstoffe. Zu diesem Zweck wurde untersucht, inwiefern durch eine überlagerte Strahloszillation auf die Erstarrungsbedingungen und die Entstehung von Schweißnahtunregelmäßigkeiten Einfluss genommen werden kann. Darüber hinaus wurde eine thermografische Überwachung entwickelt, mit der auch kleine Schweißnahtunregelmäßigkeiten erkannt werden können.
Der Anteil hochfester Stähle nimmt in modernen Fahrzeugen aufgrund der Forderungen nach einem reduzierten Treibstoffverbrauch und Schadstoffausstoß bzw. einer größeren Insassensicherheit und Reichweite bei E-Fahrzeugen stetig zu. Beim stoffschlüssigen Fügen von Baugruppen aus hochfesten Stählen mittels Laserstrahlschweißen treten jedoch durch deren geänderte Legierungszusammensetzung und die abweichende thermomechanische Vorbehandlung vermehrt Schweißnahtunregelmäßigkeiten auf.
Aus diesem Grund wurde im Projekt numerisch und experimentell untersucht, inwiefern sich Nahtunregelmäßigkeiten, die während der Erstarrung entstehen, durch eine Beeinflussung der Erstarrungsbedingungen mithilfe einer überlagerten Strahloszillation vermeiden lassen. Dabei wurde der Umfang der Experimente durch die Simulation signifikant verringert. Als Resultat konnte gezeigt werden, dass durch die Oszillationsbewegung die Schmelzbadform und die Erstarrungsmorphologie manipuliert und damit die Anzahl und Größe auftretender Nahtunregelmäßigkeiten reduziert werden können.
Darüber hinaus stand im Projekt die Entwicklung einer thermografischen Prozessüberwachung zur Detektion kleiner Nahtunregelmäßigkeiten im Fokus. In diesem Zusammenhang konnte gezeigt werden, dass auch Defekte mit einer Größe von kleiner 2 mm durch einen höheren Emissionskoeffizienten und einen charakteristischen Verlauf des Temperaturfeldes zuverlässig erkannt werden können. Auf diese Weise leistete die entwickelte Sensorik einen Beitrag zur Validierung der Simulationen und Experimente.
Somit wurde im Projekt detailliertes Wissen um die Entstehung und Erkennung von Nahtunregelmäßigkeiten gewonnen, sodass sich die Qualität von laserstrahlgeschweißten Komponenten aus hochfesten Stählen nachhaltig steigern und überwachen lässt.
