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2 Stand von Wissenschaft und Technik
über die Modellierung des Zerspanprozesses liefern VAN LUTTERFELT ET AL.
(1998) und CLAUSEN (2005).
2.7 Zusammenfassung und Bewertung des Standes der Technik
Der größte Teil der bisherigen Forschungsarbeiten auf dem Gebiet des Rührreibschweißens
beschäftigt sich mit der experimentellen Verbesserung der Nahtqualität
und mit der Übertragung des Verfahrens auf verschiedene Werkstoffe. Hierfür
werden vor allem umfangreiche Parameterstudien und große Anstrengungen
in der Werkzeugentwicklung unternommen. Dazu findet eine Vielzahl von Experimenten
zur Evaluierung neuer Werkzeugmaterialien und -geometrien statt. All
diese Arbeiten bedienen sich meist umfangreicher Versuchsreihen mit oft ähnlicher
Vorgehensweise, nämlich der Durchführung der Schweißung und Bewertung
durch zerstörende Prüfung anhand von Zug- bzw. Biegeproben und
metallografischer Auswertung. Anschließend werden aus diesen Ergebnissen
Gesetzmäßigkeiten abgeleitet.
Dieses experimentelle Vorgehen wird zunehmend durch die Simulation des
Rührreibschweißprozesses unterstützt. So soll der Versuchsaufwand gesenkt und
die Beherrschbarkeit des Verfahrens erhöht werden. Wie in Abschnitt 2.5 beschrieben,
existiert bereits eine Vielzahl von Simulationsmodellen, die je nach
Zielstellung unterschiedliche Teilgebiete des Prozesses betrachten. So wurden
rein thermische, thermomechanische oder strömungsmechanische Prozessmodelle
entwickelt. Anfänglich beschränkten sich diese Modelle auf einzelne Phänomene
des Rührreibschweißens und arbeiteten mit starken Vereinfachungen. Sie
haben eher grundlegenden Charakter und konnten weniger als Werkzeug zur Lösungsfindung
eingesetzt werden. Die Arbeiten in diesem Bereich wurden jedoch
in den letzen Jahren stark ausgeweitet. Die Modelle werden zunehmend zur gezielten
Bewertung von Schweißparametern verwendet und auch zur Werkzeugentwicklung
eingesetzt. Vorhandene Prozesskraftmodelle bilden bis heute nur die
statischen Prozesskraftanteile ab, da deren Größenordnung als eine der größeren
Herausforderungen des Schweißprozesses gilt.
Im Bereich der Anlagentechnik stützen sich viele Forscher und Entwickler ebenfalls
noch sehr stark auf ausgedehnte Versuchsreihen. Bei jeder für das Rührreibschweißen
verwendeten Maschine wird eine große Anzahl von Schweißungen
mit unterschiedlichsten Parameterkombinationen durchgeführt, um die Eignung
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