By using camera systems – suitable for industrial applications – in combination with a large number of different measurement sensors, it is possible to monitor laser welding processes and their results in real-time. However, a low signal to noise ratio at framerates up to 2,400 fps allows only limited statements about the process behavior; especially concerning the analysis of new welding parameters and their impact on the melting bath. This article strives towards research of kinetic and geometric dependencies of the melting zone induced by different laser parameters through usage of a camera system with a high frame rate (1280x800 by 3,140 fps) in combination with model-driven image and data processing.

Fügen und Montieren spielt seit jeher eine entscheidende Rolle in der Herstellung von Alltags- bis hin zu Hochtechnologieprodukten. Die Füge- und Montagetechnik ist an der Technischen Universität Chemnitz fast seit ihrer Gründung eine etablierte Wissenschaftsdisziplin. So wurde bereits 1922 an der damaligen staatlichen Gewerbeakademie als erste Hochschule Deutschlands das Fachgebiet Schweißtechnik in Lehre und Forschung eingerichtet. Mit der wissenschaftlichen Fachkonferenzreihe FüMoTeC will das Institut für Füge- und Montagetechnik (IFMT) der Technischen Universität Chemnitz seine laufenden Erkenntnisse in Wissenschaft und Forschung einem breiten Publikum zugänglich machen aber auch eine Plattform für Industrie und Wissenschaft zur Diskussion füge- und montagetechnischer Aspekte bieten. / Joining and Assembly has always played a crucial role in the production of everyday up to high-technology products. These research priorities are well-established scientific disciplines at the Technische Universität Chemnitz almost since its foundation. Already in 1922 at the former state “Gewerbeakademie” the field of welding technology was set up in teaching and research for the first time in Germany. With the scientific conference series FüMoTeC the institute for joining and assembly technology (IFMT) of the Technische Universität Chemnitz wants to present current findings in science and research to a broad audience as well as offering a platform for industry and academia for discussions.

Ziel der Arbeit war die Entwicklung des Elektronenstrahl-Mehrspot/Mehrprozess-Schweißens für Gusseisen/Gusseisen- und Gusseisen/Stahl-Verbindungen ohne Schweißzusatzstoffe. Im Vergleich zum Einbad-Schweißen entsteht beim Mehrbad-Schweißen eine porenarme Schweißnaht, gleichzeitig senkt sich die Schweißnahthärte geringfügig ab. Dabei kann die Kaltrissbildung in der Schweißnaht für arteigene Gusseisen-Verbindungen nicht unterdrückt werden. Für Mischverbindungen ist der Strahlversatz der bestimmende Schweißparameter beim Mehrbad-Schweißen. Über diesen kann sowohl die chemische Zusammensetzung der Schweißnaht eingestellt als auch ohne Vorwärmen eine kaltrissfreie Schweißnaht für Gusseisen/Stahl-Verbindungen erzeugt werden. Für die prozessintegrierte Wärmebehandlung der Fügezone wurde ein neues EB-Thermofeld entwickelt. Durch den Thermofeldeinsatz konnte die Aufhärtung in der Schmelz- und Wärmeeinflusszone signifikant reduziert werden und die mechanischen Eigenschaften der Schweißverbindungen wurden deutlich verbessert.

Fügen und Montieren spielt seit jeher eine entscheidende Rolle in der Herstellung von Alltags- bis hin zu Hochtechnologieprodukten. Die Füge- und Montagetechnik ist an der Technischen Universität Chemnitz fast seit ihrer Gründung eine etablierte Wissenschaftsdisziplin. So wurde bereits 1922 an der damaligen staatlichen Gewerbeakademie als erste Hochschule Deutschlands das Fachgebiet Schweißtechnik in Lehre und Forschung eingerichtet. Mit der wissenschaftlichen Fachkonferenzreihe FüMoTeC will das Institut für Füge- und Montagetechnik (IFMT) der Technischen Universität Chemnitz seine laufenden Erkenntnisse in Wissenschaft und Forschung einem breiten Publikum zugänglich machen aber auch eine Plattform für Industrie und Wissenschaft zur Diskussion füge- und montagetechnischer Aspekte bieten. / Joining and Assembly has always played a crucial role in the production of everyday up to high-technology products. These research priorities are well-established scientific disciplines at the Technische Universität Chemnitz almost since its foundation. Already in 1922 at the former state “Gewerbeakademie” the field of welding technology was set up in teaching and research for the first time in Germany. With the scientific conference series FüMoTeC the institute for joining and assembly technology (IFMT) of the Technische Universität Chemnitz wants to present current findings in science and research to a broad audience as well as offering a platform for industry and academia for discussions.

Large-scale laminated safety glass is increasingly used in the public and private sector for example museums, jewelers or villas. Special safety is provided by these glasses in layered combination with polycarbonate sheets. Due to the low weight and its high tensile elongation comparing glass of the same thickness, highly transparent polycarbonate is suitable for safety-relevant components. Because of the dimensional limitation in the extrusion process, joining polycarbonate compounds are necessary for large-area joint of this laminated safety glass. According to the present state of the art, a transparent weld joint of polycarbonate is not possible. Within the scope of the project, polycarbonate joints were produced by infrared welding and adhesive bonding. The transparency of the joints was realized by varying the process parameters, for example the heating time. Additionally the present study focusses on a new innovative light intensity measurement, because conventional optical test methods can only subjectively assess the transparency and quality of the compound and the welding seam. The principle is based on the transmission of the welded and polished polycarbonate sample by means of a laser and the measurement of the current at the connected photoelectric cell, which is proportional to the intensity of the laserlight. This enables a qualitative evaluation of the joining dimension and -quality such as structural changes over the entire sample width. The results of this objective method correlate with the width of the stress distribution around the joining level, which are made visible with the photoelasticity using a polariscope and thus contribute to a better process understanding.

Im Bericht werden die Ergebnisse des DFG-Forschungsprojektes unter den DFG-Geschäftszeichen MA1391/17-3 und NE615/1-1 ergänzend zum Abschlussbericht des Projektes ausführlich dargestellt. Inhalt der Forschung war die Weiterentwicklung eines optischen Messverfahrens zur Bestimmung der Drahtvorschubgeschwindigkeit beim MSG-Schweißen mit Integration eines PI-Reglers zur Steuerung der Drahtvorschubeinrichtung. Die in dem Vorgängerprojekt (DFG-Gz. MA1391/17-1) entwickelten schnellen Wavelet-Algorithmen, die eine Auswertung der Videoaufzeichnung in Echtzeit erlauben, wurden weiterentwickelt. Es erfolgte eine große Zahl von Versuchen mit Drähten aus vier Werkstoffgruppen (Aluminium, Kupfer, Stahl und Nickel), unterschiedlichen Geschwindigkeiten und Formen der Störung des Drahtlaufes. Simuliert wurden weiterhin unterschiedlichen Formen der Verschmutzungen des Videosignals. Die Einsatzfähigkeit und Robustheit des Mess- und Regelalgorithmus unter diesen industrienahen Bedingungen konnte nachgewiesen werden. / In this report the results of the DFG project MA1391/17-3 and NE615/1-1 are summarized and explained in details. The research topic is the further development of an optical method of measuring the speed of welding wire feed for MIG welding. A common PI-Controller was used for regulating the wire feed speed. The fast wavelet algorithms developed in the preceding DFG-Project MA1391/17-1, which allow the analysis of the video camera signal in the real time, have been perfected. The report includes the description and summary of a lot of practical tests with different wire materials (aluminium, steel, cupper and nickel), different feed speeds and different kinds of free wire run perturbations. Several filters simulating the lens pollutions have been tested. The applicability and robustness of measuring and controlling under near to industry conditions have been proved.

Am Donnerstag, 26. Oktober 2006, fand der diesjährige Aktionstag "Innovationen im Automobilbau", organisiert vom Arbeitskreis DVS-Studenten des Bezirksverbandes für Schweißen und verwandte Verfahren" (DVS)...

Ziel der Arbeit war die Entwicklung des Elektronenstrahl-Mehrspot/Mehrprozess-Schweißens für Gusseisen/Gusseisen- und Gusseisen/Stahl-Verbindungen ohne Schweißzusatzstoffe. Im Vergleich zum Einbad-Schweißen entsteht beim Mehrbad-Schweißen eine porenarme Schweißnaht, gleichzeitig senkt sich die Schweißnahthärte geringfügig ab. Dabei kann die Kaltrissbildung in der Schweißnaht für arteigene Gusseisen-Verbindungen nicht unterdrückt werden. Für Mischverbindungen ist der Strahlversatz der bestimmende Schweißparameter beim Mehrbad-Schweißen. Über diesen kann sowohl die chemische Zusammensetzung der Schweißnaht eingestellt als auch ohne Vorwärmen eine kaltrissfreie Schweißnaht für Gusseisen/Stahl-Verbindungen erzeugt werden. Für die prozessintegrierte Wärmebehandlung der Fügezone wurde ein neues EB-Thermofeld entwickelt. Durch den Thermofeldeinsatz konnte die Aufhärtung in der Schmelz- und Wärmeeinflusszone signifikant reduziert werden und die mechanischen Eigenschaften der Schweißverbindungen wurden deutlich verbessert.

• Für eine exakte Lichtbogenpositionierung zum Schweißpunkt werden beim Roboter – WIG-Schweißprozess folgende technische Anforderungen am Brennerkopf und dessen Wechselsystem gestellt wie: konstante Wärmeableitung und -führung im Brennerkopfbereich, schnelle Wechsel von Verschleißteilen insbesondere der Kathode, reproduzierbare Wechsel der Schweißbrennerköpfe. • Entwicklung eines neuartigen physikalischen Wirkprinzips auf Basis der Wärmeableitung – Heatpiperohr zur Gestaltung einer optimierten Wärmebilanz und Brennerkopfkühlung. • Mit dem entwickelten thermo – strömungs-mechanischen/magneto-hydro-dynamischen FE-Modells wurde die technisch-konstruktive Brennerkonstruktion mit der integrierten Wärmeableitung – Heatpiperohr für ein äußerst effektives Brennerkühlsystem unter Variation der Schweißprozessparameter zur Erzielung einer höheren Brennerdauerbelastung prozesstechnisch untersucht, analysiert und erkenntnisbezogen optimiert. • Beeinflussbar sind Lichtbogenausbildung, dessen Intensität, Verhalten sowie Temperatur- und Strömungsverhältnisse durch Prozessparameter.

Ziel der Dissertation ist die ebenso valide wie effiziente Vorhersage der Schmelz- und der Wärmeeinflusszone der Schweißverbindung beim Thermit-Schweißen. Dazu werden reduzierte Modelle vorgestellt, darunter ein niederdimensionales Modell des Schienenstegs und dreidimensionale Modelle des Gießsystems für das Schweißverfahren. Mit dem niederdimensionalen Modell werden mittels Parameterschätzung unbekannte Randbedingungen der Vorwärmung des Gießsystems ermittelt sowie mittels Sensitivitätsanalyse systematisch Einflüsse auf die Schmelz- und die Wärmeeinflusszone untersucht. Durch den systematischen Vergleich der vorgestellten Modelle werden Gültigkeitsgrenzen der Modelle gezielt auf die Modellreduktionen zurückgeführt und über die Modelle hinausgehende Aspekte für die Beschreibung des Schmelz- und Erstarrungsverhaltens identifiziert. Dabei wird die Validität der Modelle anhand von experimentellen Daten der Schmelz- und der Wärmeeinflusszone im Schienenlängsschnitt untersucht. / This dissertation aims at providing a valid and efficient prediction of the melting zone and heat-affected zone of thermite welds. For this purpose, reduced models are presented, including a low-dimensional model of the rail web and three-dimensional models of the casting system for the welding process. With the low-dimensional model, unknown boundary conditions of the preheating of the casting system are determined by means of parameter estimation and influences on the melting zone and the heat-affected zone are systematically examined by means of a sensitivity analysis. By a systematic comparison of the models presented, the validity limits of the models are specifically traced back to the model reductions and aspects beyond these models for the description of the melting and solidification behavior are identified. The validity of the models is examined on the basis of experimental data from the melting zone and the heat-affected zone in the longitudinal section of the rails.