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BeschichtungstechnikLaserstrahlfügen metallischer Funktionswerkstoffe in der Mikrotechnik

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Laserstrahlfügen metallischer Funktionswerkstoffe in der Mikrotechnik

IGF-Nr. 16.933 N

Als Formgedächtnis-Effekt (Memory-Effekt) wird eine Materialeigenschaft bezeichnet, bei der das Material nach vorangegangener Verformung und anschließender Erwärmung in seinen ursprünglichen Zustand zurückkehrt. Neben dem Formgedächtnis-Effekt besitzen NiTi-Legierungen weitere gute Eigenschaften, wie z.B. Biokompatibilität und Superelastizität. Superelastische NiTi-Legierungen erreichen schon bei niedrigeren Spannungen eine Fließgrenze, wo eine starke Dehnung ohne nennenswerten Spannungsanstieg stattfindet.

Da die Superelastizität einen isothermischen Effekt bezeichnet, finden die superelastischen NiTi-Legierungen ihre Anwendung hauptsächlich in der Medizintechnik. Das Einsetzen derartiger medizinischer Mini-Implantate erfolgt unter Röntgenstrahlung, um die Position und das Entfalten der Komponenten zu überwachen. Dabei ergibt sich das Problem, dass sich das Nitinol auf dem Röntgenschirm nur sehr schlecht vom menschlichen Gewebe abhebt. Tantal bietet sich in diesem Zusammenhang an, da es neben einer hervorragenden Biokompatibilität auch einen sehr hohen Schwächungskoeffizienten für Röntgenstrahlung besitzt.

In der vorliegenden Forschungsarbeit wurden die Möglichkeiten der eingesetzten Verfahrenstechnik, die den Energieeintrag innerhalb eines Pulses moduliert, und deren Einfluss auf die mechanisch-technologischen und metallurgischen Eigenschaften analysiert. Dazu wurden zunächst unterschiedliche Pulsformen mittels im Puls modulierbarer Laser eingesetzt und ihr Einfluss auf die Nahtqualität und Erstarrungsvorgänge im Hinblick auf ein fehlerfreies Fügen charakterisiert. Der Einfluss von Schweißparametern und -bedingungen auf die Gefügeausbildung sowie Rissbildung konnten herausgearbeitet werden. Es wurde gezielt eine quantitative Bewertung der Eigenschaften der Mischverbindungen (NiTi/Ta, NiTi/Stahl) angestrebt, um den Einfluss der Pulsform auf die Sprödphasen- und Rissbildung zu bewerten.

Das Ziel des Projektes wurde erreicht.

Das IGF-Vorhaben 16.933 der Forschungsvereinigung Deutscher Verband für Schweißen und verwandte Verfahren e.V. (DVS wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Für diese Förderung und Unterstützung sei herzlich gedankt. Wir danken ebenfalls den Mitgliedern des projektbegleitenden Ausschusses für die Unterstützung und die intensiven Diskussionen.

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