26.06.2023 - News

Modellbasiertes reaktives Fügen: Ein innovatives Verfahren zur Erhöhung der Prozesssicherheit und –zuverlässigkeit

Das Projekt MoReBond hat neue Erkenntnisse zum reaktiven Fügen von Bauteilen mit reaktiven Multischichtsystemen (RMS) geliefert. Die Forscher haben ein Simulationsmodell entwickelt, das die optimale Auswahl und Dimensionierung der RMS und der Prozessparameter ermöglicht. Die Ergebnisse wurden anhand von praktischen Fügeversuchen validiert und in einem Projektabschlussbericht zusammengefasst.

Reaktives Fügen ist eine innovative Technologie, die eine schnelle und schonende Verbindung von unterschiedlichen Materialien erlaubt. Dabei werden RMS eingesetzt, die aus mehreren hundert periodisch aufgebauten Schichten zweier Materialien bestehen. Durch eine exotherme Reaktion wird Wärme freigesetzt, die zum Aufschmelzen des Grundwerkstoffes oder von Loten genutzt wird.

Ziel des Projekts MoReBond war es, ein tieferes Prozessverständnis des reaktiven Fügens zu erlangen, insbesondere hinsichtlich der dynamischen Aspekte. Durch eine möglichst exakte Modellierung unter Einsatz moderner numerischer Simulationstools und deren Optimierung sollten die räumliche und zeitliche Wärme- und Spannungsverteilung sowohl innerhalb der Fügezone als auch im angrenzenden Bauteil ermittelt werden, um die optimalen Material- und Prozessparameter beim reaktiven Fügen ohne vorherige, aufwändige Versuchsreihen zu finden.

Im Rahmen des Projekts wurden geeignete RMS auf der Basis von Ni/Al und Zr/Al entwickelt und für Versuche an Testsubstraten bereitgestellt. Nach dem Fügeprozess wurden die Fügeverbindungen und die Fügepartner analysiert. Ein Vergleich der Ergebnisse mit der Simulation diente der Rückkopplung auf die Eingangsdaten der Modellierung. Nach erfolgreicher Verifizierung der Simulationsergebnisse wurden ausgewählte Demonstratoren erstellt. Abschließend wurden die gesammelten Erkenntnisse in einem Prozesshandbuch zusammengefasst.
Das Projekt MoReBond wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz gefördert und hatte eine Laufzeit von drei Jahren. Projektpartner waren das IMH - Institut für Modellbildung und Hochleistungsrechnen, STAR - Kompetenzzentrum Surface Technology Applied Research, Hochschule Niederrhein, Krefeld und das Fraunhofer IWS, Dresden.

Der Projektabschlussbericht steht Ihnen hier zum Download zur Verfügung.