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Industrierelevante Lösungen zum Verbinden von Metall und Kunststoff mittels Widerstandsschweißen
sind kaum vorhanden, auch wenn hier eine Erweiterung der Wertschöpfung bei
den Lieferanten (KMU) zu verzeichnen wäre. Erste prozesstechnische Ansätze zum thermischen
Direktfügen durch einen widerstandsbasierten Fügeprozess werden in der Literatur aufgeführt.
Über eine einseitige Anordnung der Elektroden wird der Metallpartner erwärmt. Infolge
der Wärmeleitung wird der Kunststoff an der Grenzfläche zum Metall lokal aufgeschmolzen.
Über den gleichzeitig wirkenden Anpressdruck der Elektroden kann der plastifizierte Kunststoff
die Metalloberfläche benetzen und bildet nach dem Abkühlen einen festen punktförmigen (lokalen)
Verbund aus. Diese Herangehensweise zieht die offene Frage nach der Ableitung von
werkstoffangepassten Prozessbedingungen und der Festlegung von Kenngrößen zur Beschreibung
der Verbindungsgüte (Qualitätskriterien) mit sich. Das resultierende Eigenschaftsprofil
wird maßgeblich durch das im Kunststoff vorherrschende Temperatur-Zeit-Regime
bestimmt, während Angaben zum Bestimmen von Kenngrößen über zerstörende oder
zerstörungs-freie Prüfung völlig fehlen. Gerade diese Fragestellungen verhindern eine zügige
Umsetzung und entsprechend einer Erhöhung der Wettbewerbsfähigkeit deutscher KMU in
diesem Bereich.
An dieser Stelle knüpft dieses Vorhaben an, mit dem Schwerpunkt der Beschreibung und der
kriterienorientierten Entwicklung eines widerstandsbasierten Fügeprozesses zum thermischen
Direktfügen von Metall mit Kunststoff. Aus den Ergebnissen dieses Vorhabens profitieren vor
allem Anwender aber auch Anlagenhersteller von einer wissenschaftlich fundierten Erweiterung
eines in ihrem Hause bewährten und etablierten Fügeverfahrens auf weitere Materialkombinationen,
wodurch sich insbesondere für KMU vollständig neue Einsatzgebiete erschließen.
Die Erkenntnisse tragen dazu bei, das Fügen von Kunststoffen mit Metallen in der industriellen
Anwendung zu etablieren und den Anwenderkreis gerade im Bereich der KMU zu erweitern
und gegenüber der internationalen Konkurrenz abzugrenzen. Dies führt nicht nur zu
einer Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit, sondern für die Paarung Metall und Thermoplast
viel mehr zu einer Risikominimierung, die eine erleichterte Einschätzung und Annahme neuer
Fügeaufgaben gewährt. Vor dem Hintergrund des zunehmenden Wettbewerbes deutscher Unternehmen
im Bereich der Zulieferung, des Anlagenbaus, der Entwicklung von Schweißmaschinen
und -steuerungen als auch der Herstellung von Bauteilen oder Halbzeugen bietet dieses
Vorhaben ein hohes Potenzial, die Marktstellung deutscher KMU zu bewahren und die
durchaus gute Position weiter auszubauen.
AiF-Forschungsvorhaben – 21.226 B
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