Forschungsschwerpunkte

Die Arbeitsgruppe befasst sich mit dem Laser- und Elektronenstrahlschweißen verschiedener Materialien wie niedriglegierter und hochlegierter Stähle, Kupfer sowie Aluminium-Knet- und Druckgusslegierungen. Weitere Schwerpunkte sind das Laserstrahlschweißen verzinkter Bleche sowie das Laserstrahlschweißen unter reduziertem und erhöhtem Umgebungsdruck. Übergeordnete Ziele sind dabei stets eine Optimierung von Prozessstabilität, Schweißnahtqualität und der Verbindungseigenschaften. 

Bilaterale Forschungsvorhaben

Gerne unterstützen wir Sie in der Optimierung und Qualifizierung verschiedener industrieller laser- und elektronenstrahlbasierter Fertigungsprozesse. 

Unsere Kompetenz umfasst ein breites Spektrum an Methoden und Kenntnissen, die auf eine ganzheitliche Betrachtung der unterschiedlichen Schweißverfahren ausgerichtet sind. 

•  Abbildung und Optimierung bestehender Schweißprozesse auf unseren Anlagen
• Begleitete Hochgeschwindigkeitsvideographie zur Bewertung von Kurzzeitprozessen
• Ganzheitliche Charakterisierung der Schweißverbindungen mittels zerstörungsfreien und zerstörenden Prüfverfahren

Öffentlich geförderte Forschungsvorhaben

Laufende Vorhaben

Konzeptgestützte Schwingfestigkeitsbewertung von geschweißten Bauteilen aus Kupfer (FATWELDCO)

Abgeschlossene Vorhaben

Elektronenstrahlschweißen von Kupfer-Hairpins für die E-Mobilität

Elektronenstrahlschweißen von Duplex-Stahl mit Nickelbasiszusatzwerkstoff ohne Verwendung der Wärmenachbehandlung (EB-Nickel)

Laserstrahlschweißen verzinkter Stahlbleche im Überlappstoß mit Mehrbadtechnik (MultiZink)

Erweiterung des Verarbeitungsspektrums von laserstrahlgeschweißten Komponenten im Powertrain durch den Einsatz einer dynamischen Strahlablenkung und reduzierten Umgebungsdruck (DynLasVac)

Veröffentlichungen

Tóth, T., Hesse, AC., Kárpáti, V. et al. Microstructural and mechanical properties of electron beam welded super duplex stainless steel. Welding in the World 68, 1929–1940 (2024). DOI 10.1007/s40194-024-01680-1

Tóth, T., Hensel, J., Hesse, AC. et al. Electron beam welding of 2205 duplex stainless steel with nickel-based filler wire using multi-beam technique. Welding in the World 66, 2191–2206 (2022). DOI 10.1007/s40194-022-01363-9

Hensel, J., Köhler, M., Uhlenberg, L., Diniz e Castro, J., Dilger, K., Faß, M., Baumgartner, J. Laser welding of 16MnCr5 butt welds with gap: resulting weld quality and fatigue strength assessment. Welding in the World Vol. 66 (2022): DOI 10.1007/s40194-022-01306-4.

Tóth, T., Hensel, J., Thiemer, S., Sieber, P., Dilger, K. Electron beam welding of rectangular copper wires applied in electrical drives. Welding in the World Vol. 65, 2077–2091 (2021): DOI 10.1007/s40194-021-01158-4

Tóth, T., Krasnorutskyi, S., Hensel, J., Dilger, K. Electron beam welding of 2205 duplex stainless steel using pre-placed nickel-based filler material. International Journal of Pressure Vessels and Piping Vol. 191 (2021): DOI 10.1016/j.ijpvp.2021.104354.

Köhler, M., Tóth, T., Kreybohm, A., Hensel, J., Dilger, K. Effects of Reduced Ambient Pressure and Beam Oscillation on Gap Bridging Ability during Solid-State Laser Beam Welding. Journal of Manufacturing and Material Processing Vol. 4 (2) No. 40 (2020): DOI 10.3390/jmmp4020040.

Hesse, A., Hensel, J., Nitschke-Pagel, Th., Dilger, K. Investigations on the fatigue strength of beam-welded butt joints taking the weld quality into account. Welding in the World Vol. 63 No. 5 (2019): pp. 1303–1313. DOI 10.1007/s40194-019-00774-5.

Die Arbeitsgruppe befasst sich mit dem Laser- und Elektronenstrahlschweißen verschiedener Materialien wie niedriglegierter und hochlegierter Stähle, Kupfer sowie Aluminium-Knet- und Druckgusslegierungen. Weitere Schwerpunkte sind das Laserstrahlschweißen verzinkter Bleche sowie das Laserstrahlschweißen unter reduziertem und erhöhtem Umgebungsdruck. Übergeordnete Ziele sind dabei stets eine Optimierung von Prozessstabilität, Schweißnahtqualität und der Verbindungseigenschaften. 

Bilaterale Forschungsvorhaben

Gerne unterstützen wir Sie in der Optimierung und Qualifizierung verschiedener industrieller laser- und elektronenstrahlbasierter Fertigungsprozesse. 

Unsere Kompetenz umfasst ein breites Spektrum an Methoden und Kenntnissen, die auf eine ganzheitliche Betrachtung der unterschiedlichen Schweißverfahren ausgerichtet sind. 

•  Abbildung und Optimierung bestehender Schweißprozesse auf unseren Anlagen
• Begleitete Hochgeschwindigkeitsvideographie zur Bewertung von Kurzzeitprozessen
• Ganzheitliche Charakterisierung der Schweißverbindungen mittels zerstörungsfreien und zerstörenden Prüfverfahren

Öffentlich geförderte Forschungsvorhaben

Laufende Vorhaben

Konzeptgestützte Schwingfestigkeitsbewertung von geschweißten Bauteilen aus Kupfer (FATWELDCO)

Abgeschlossene Vorhaben

Elektronenstrahlschweißen von Kupfer-Hairpins für die E-Mobilität

Elektronenstrahlschweißen von Duplex-Stahl mit Nickelbasiszusatzwerkstoff ohne Verwendung der Wärmenachbehandlung (EB-Nickel)

Laserstrahlschweißen verzinkter Stahlbleche im Überlappstoß mit Mehrbadtechnik (MultiZink)

Erweiterung des Verarbeitungsspektrums von laserstrahlgeschweißten Komponenten im Powertrain durch den Einsatz einer dynamischen Strahlablenkung und reduzierten Umgebungsdruck (DynLasVac)

Veröffentlichungen

Tóth, T., Hesse, AC., Kárpáti, V. et al. Microstructural and mechanical properties of electron beam welded super duplex stainless steel. Welding in the World 68, 1929–1940 (2024). DOI 10.1007/s40194-024-01680-1

Tóth, T., Hensel, J., Hesse, AC. et al. Electron beam welding of 2205 duplex stainless steel with nickel-based filler wire using multi-beam technique. Welding in the World 66, 2191–2206 (2022). DOI 10.1007/s40194-022-01363-9

Hensel, J., Köhler, M., Uhlenberg, L., Diniz e Castro, J., Dilger, K., Faß, M., Baumgartner, J. Laser welding of 16MnCr5 butt welds with gap: resulting weld quality and fatigue strength assessment. Welding in the World Vol. 66 (2022): DOI 10.1007/s40194-022-01306-4.

Tóth, T., Hensel, J., Thiemer, S., Sieber, P., Dilger, K. Electron beam welding of rectangular copper wires applied in electrical drives. Welding in the World Vol. 65, 2077–2091 (2021): DOI 10.1007/s40194-021-01158-4

Tóth, T., Krasnorutskyi, S., Hensel, J., Dilger, K. Electron beam welding of 2205 duplex stainless steel using pre-placed nickel-based filler material. International Journal of Pressure Vessels and Piping Vol. 191 (2021): DOI 10.1016/j.ijpvp.2021.104354.

Köhler, M., Tóth, T., Kreybohm, A., Hensel, J., Dilger, K. Effects of Reduced Ambient Pressure and Beam Oscillation on Gap Bridging Ability during Solid-State Laser Beam Welding. Journal of Manufacturing and Material Processing Vol. 4 (2) No. 40 (2020): DOI 10.3390/jmmp4020040.

Hesse, A., Hensel, J., Nitschke-Pagel, Th., Dilger, K. Investigations on the fatigue strength of beam-welded butt joints taking the weld quality into account. Welding in the World Vol. 63 No. 5 (2019): pp. 1303–1313. DOI 10.1007/s40194-019-00774-5.

Im Bereich der additiven Fertigung befasst sich die Arbeitsgruppe schwerpunktmäßig mit Verfahren im Bereich Materialauftrag mit gerichteter Energieeinbringung (DED-Arc, DED-EB). Auf Basis konventioneller Schweißprozesse werden dabei Schicht für Schicht komplexe Bauteile hergestellt. Unser Fokus liegt neben der Prozessentwicklung in der Untersuchung der Zusammenhänge zwischen Fertigungsprozess und Bauteileigenschaften. Dies beinhaltet insbesondere die Analyse des Werkstoffverhaltens additiv gefertigter Werkstoffe und die Bewertung der Bauteilsicherheit.

Laufende Vorhaben

Bewertung bauteilgebundener Fertigungseinflüsse von WAAM-Stahlstrukturen (WAAM-Stahl)

Abgeschlossene Vorhaben

-

Veröffentlichungen

Hensel, J., Przyklenk, A., Müller, J., Köhler, M., Dilger, K. Surface quality parameters for structural components manufactured by DED-arc processes. Materials & Design Vol. 215 (2022): DOI 10.1016/j.matdes.2022.110438.

Köhler, M., Sun, L., Hensel, J., Pallaspuro, S., Kömi, J., Dilger, K., Zhang, Z. Comparative study of deposition patterns for DED-Arc additive manufacturing of Al-4046. Materials & Design 210 (8), (2021): DOI 10.1016/j.matdes.2021.110122.

Wacker, C., Köhler, M., Martin D., Aschersleben, F., Gabriel, F., Hensel, J., Dilger, K., Dröder, K. Geometry and Distortion Prediction of Multiple Layers for Wire Arc Additive Manufacturing with Artificial Neural Networks. Applied Science 11(10), 4694 (2021): DOI 10.3390/app11104694.

Sun, J., Hensel, J., Köhler, M., Dilger, K. Residual stress in wire and arc additively manufactured aluminum components. Journal of Manufacturing Processes Vol. 65 (2021): DOI 10.1016/j.jmapro.2021.02.021.

Köhler, M., Hensel, J., Dilger, K. Effects of Thermal Cycling on Wire and Arc Additive Manufacturing of Al-5356 Components. Metals 10(7), 952 (2020): DOI 10.3390/met10070952.

Köhler, M., Fiebig, S., Hensel, J., Dilger, K. Wire and Arc Additive Manufacturing of Aluminum Components. Metals Vol. 9 No. 5 (2019): p. 608. DOI 10.3390/met9050608.

Im Bereich der additiven Fertigung befasst sich die Arbeitsgruppe schwerpunktmäßig mit Verfahren im Bereich Materialauftrag mit gerichteter Energieeinbringung (DED-Arc, DED-EB). Auf Basis konventioneller Schweißprozesse werden dabei Schicht für Schicht komplexe Bauteile hergestellt. Unser Fokus liegt neben der Prozessentwicklung in der Untersuchung der Zusammenhänge zwischen Fertigungsprozess und Bauteileigenschaften. Dies beinhaltet insbesondere die Analyse des Werkstoffverhaltens additiv gefertigter Werkstoffe und die Bewertung der Bauteilsicherheit.

Laufende Vorhaben

Bewertung bauteilgebundener Fertigungseinflüsse von WAAM-Stahlstrukturen (WAAM-Stahl)

Abgeschlossene Vorhaben

-

Veröffentlichungen

Hensel, J., Przyklenk, A., Müller, J., Köhler, M., Dilger, K. Surface quality parameters for structural components manufactured by DED-arc processes. Materials & Design Vol. 215 (2022): DOI 10.1016/j.matdes.2022.110438.

Köhler, M., Sun, L., Hensel, J., Pallaspuro, S., Kömi, J., Dilger, K., Zhang, Z. Comparative study of deposition patterns for DED-Arc additive manufacturing of Al-4046. Materials & Design 210 (8), (2021): DOI 10.1016/j.matdes.2021.110122.

Wacker, C., Köhler, M., Martin D., Aschersleben, F., Gabriel, F., Hensel, J., Dilger, K., Dröder, K. Geometry and Distortion Prediction of Multiple Layers for Wire Arc Additive Manufacturing with Artificial Neural Networks. Applied Science 11(10), 4694 (2021): DOI 10.3390/app11104694.

Sun, J., Hensel, J., Köhler, M., Dilger, K. Residual stress in wire and arc additively manufactured aluminum components. Journal of Manufacturing Processes Vol. 65 (2021): DOI 10.1016/j.jmapro.2021.02.021.

Köhler, M., Hensel, J., Dilger, K. Effects of Thermal Cycling on Wire and Arc Additive Manufacturing of Al-5356 Components. Metals 10(7), 952 (2020): DOI 10.3390/met10070952.

Köhler, M., Fiebig, S., Hensel, J., Dilger, K. Wire and Arc Additive Manufacturing of Aluminum Components. Metals Vol. 9 No. 5 (2019): p. 608. DOI 10.3390/met9050608.

Lichtbogenschweißen

• Reparaturschweißen von Stahlstrukturen
• Schweißen unter Betriebsbeanspruchung

Laufende Vorhaben

Abgeschlossene Vorhaben

Schweißen unter Betriebsbeanspruchung unter Einhaltung normgerechter Anforderungen an Nahtgüte und Schwingfestigkeit

Veröffentlichungen

Lichtbogenschweißen

• Reparaturschweißen von Stahlstrukturen
• Schweißen unter Betriebsbeanspruchung

Laufende Vorhaben

Abgeschlossene Vorhaben

Schweißen unter Betriebsbeanspruchung unter Einhaltung normgerechter Anforderungen an Nahtgüte und Schwingfestigkeit

Veröffentlichungen

Im Vordergrund bei der Schweißnaht- und Bauteilcharakterisierung stehen die analytische, experimentelle sowie numerische Bewertung der Verbindungseigenschaften sowie deren Korrelation mit den zugrundeliegenden Prozess- und Schweißnahtcharakteristiken. Schwerpunkte bilden dabei das Verhalten unter statischer und dynamischer Beanspruchung und dessen Interaktion mit Schweißeigenspannungen.

Laufende Vorhaben

Konzeptgestützte Schwingfestigkeitsbewertung von geschweißten Bauteilen aus Kupfer (FATWELDCO)

Abgeschlossene Vorhaben

Konzeptgestützte Schwingfestigkeitsbewertung von reibgeschweißten Stahlverbindungen

Absicherung des Reinigungsstrahlens von Stahlkonstruktionen als schwingfestigkeits-steigernde Maßnahme (AbReSt)

Verbesserte Nutzung des Betriebsfestigkeitspotentials von freien thermisch geschnittenen Kanten in schiffbaulichen Stahlkonstruktionen

Schweißnahtgüte und Schwingfestigkeit geschweißter Verbindungen aus Aluminium Knet- und Druckgusswerkstoffen

Qualifizierung thermografischer Verfahren zur Prüfung von Schweißverbindungen

Veröffentlichungen

Uhlenberg, L.; Baumgartner, J.; Rößler, C.; Schmicker, D.; Köhler, M.; Trommer, F.; Dilger, K. Fatigue Strength Assessment of Friction Welds under Consideration of Residual Stress. Materials, 17, 3130 (2024). DOI 10.3390/ma17133130

Baumgartner, J., Uhlenberg, L., Trommer, F. et al. Fatigue and failure behaviour of friction welded steel joints under normal and shear stresses. Welding in the World 68, 2157–2166 (2024). DOI 10.1007/s40194-024-01774-w

Grimm, J.-H.; Lange, N.; Braun, M.; Diniz e Castro, J.; Köhler, M.; Dilger, K. : Fatigue performance of aluminum alloy EN-AW 5083 cut edges produced by abrasive water jet and laser cutting. In Advances in the Analysis and Design of Marine Structures, pp. 445–451, (2023). DOI: 10.1201/9781003399759-49

Hensel, J., Köhler, M., Uhlenberg, L., Diniz e Castro, J., Dilger, K., Faß, M., Baumgartner, J. Laser welding of 16MnCr5 butt welds with gap: resulting weld quality and fatigue strength assessment. Welding in the World Vol. 66 (2022): DOI 10.1007/s40194-022-01306-4.

Sun, J., Hensel, J., Köhler, M., Dilger, K. Residual stress in wire and arc additively manufactured aluminum components. Journal of Manufacturing Processes Vol. 65 (2021): DOI 10.1016/j.jmapro.2021.02.021.

Hensel, J., Eslami, H., Nitschke-Pagel, Th., Dilger, K. Fatigue Strength Enhancement of Butt Welds by Means of Shot Peening and Clean Blasting. Metals Vol. 9 No. 7 (2019): p. 744. DOI 10.3390/met9070744.

Im Vordergrund bei der Schweißnaht- und Bauteilcharakterisierung stehen die analytische, experimentelle sowie numerische Bewertung der Verbindungseigenschaften sowie deren Korrelation mit den zugrundeliegenden Prozess- und Schweißnahtcharakteristiken. Schwerpunkte bilden dabei das Verhalten unter statischer und dynamischer Beanspruchung und dessen Interaktion mit Schweißeigenspannungen.

Laufende Vorhaben

Konzeptgestützte Schwingfestigkeitsbewertung von geschweißten Bauteilen aus Kupfer (FATWELDCO)

Abgeschlossene Vorhaben

Konzeptgestützte Schwingfestigkeitsbewertung von reibgeschweißten Stahlverbindungen

Absicherung des Reinigungsstrahlens von Stahlkonstruktionen als schwingfestigkeits-steigernde Maßnahme (AbReSt)

Verbesserte Nutzung des Betriebsfestigkeitspotentials von freien thermisch geschnittenen Kanten in schiffbaulichen Stahlkonstruktionen

Schweißnahtgüte und Schwingfestigkeit geschweißter Verbindungen aus Aluminium Knet- und Druckgusswerkstoffen

Qualifizierung thermografischer Verfahren zur Prüfung von Schweißverbindungen

Veröffentlichungen

Uhlenberg, L.; Baumgartner, J.; Rößler, C.; Schmicker, D.; Köhler, M.; Trommer, F.; Dilger, K. Fatigue Strength Assessment of Friction Welds under Consideration of Residual Stress. Materials, 17, 3130 (2024). DOI 10.3390/ma17133130

Baumgartner, J., Uhlenberg, L., Trommer, F. et al. Fatigue and failure behaviour of friction welded steel joints under normal and shear stresses. Welding in the World 68, 2157–2166 (2024). DOI 10.1007/s40194-024-01774-w

Grimm, J.-H.; Lange, N.; Braun, M.; Diniz e Castro, J.; Köhler, M.; Dilger, K. : Fatigue performance of aluminum alloy EN-AW 5083 cut edges produced by abrasive water jet and laser cutting. In Advances in the Analysis and Design of Marine Structures, pp. 445–451, (2023). DOI: 10.1201/9781003399759-49

Hensel, J., Köhler, M., Uhlenberg, L., Diniz e Castro, J., Dilger, K., Faß, M., Baumgartner, J. Laser welding of 16MnCr5 butt welds with gap: resulting weld quality and fatigue strength assessment. Welding in the World Vol. 66 (2022): DOI 10.1007/s40194-022-01306-4.

Sun, J., Hensel, J., Köhler, M., Dilger, K. Residual stress in wire and arc additively manufactured aluminum components. Journal of Manufacturing Processes Vol. 65 (2021): DOI 10.1016/j.jmapro.2021.02.021.

Hensel, J., Eslami, H., Nitschke-Pagel, Th., Dilger, K. Fatigue Strength Enhancement of Butt Welds by Means of Shot Peening and Clean Blasting. Metals Vol. 9 No. 7 (2019): p. 744. DOI 10.3390/met9070744.