Nietschweißen und Auflösetechnik gestalten gemeinsam die Zukunft der Fertigung

Nietschweißen und Auflösetechnik gestalten gemeinsam die Zukunft der Fertigung
Das nächste Kapitel in der Fertigung wird in einem Doppelspiel von Materialverbindungen und -trennungen geschrieben

Die Fertigung steht an einem Wendepunkt. Die traditionellen Prozessgrenzen verschwimmen und werden durch die tiefe Integration mehrerer Technologien ersetzt. Inmitten dieses Wandels prägt die Kombination von Nietschweiß- und Auflösetechnologien das zukünftige Bild der Fertigung. Dieser Artikel befasst sich damit, wie dieser Konvergenztrend den Fertigungsprozess neu definiert und wie sich Unternehmen auf diese Zukunft vorbereiten können.

Technologiekonvergenz: Paradigmenwechsel von der Singularität zur Synergie
Bei der Klassifizierung von Fertigungsverfahren werden Nieten und Schweißen sowie die Lösetechnik traditionell in unterschiedliche Bereiche eingeordnet - erstere konzentriert sich auf das Fügen von Werkstoffen, letztere auf das Trennen von Werkstoffen. Diese Grenze wird jedoch zunehmend aufgelöst. Der Synergieeffekt der beiden Technologien schafft den Wert von eins plus eins über zwei.

In der Automobilindustrie ist das Pressnieten (SPR) als mechanisch kaltverformte Verbindung für Aluminium-Aluminium- und Aluminium-Stahl-Verbindungen weit verbreitet.8 Gleichzeitig wird das Verständnis des Lösungsverhaltens der Werkstoffe entscheidend für die Optimierung der Fügeparameter und die Verbesserung der Zuverlässigkeit der Verbindungen.7 Diese Überschneidung von Wissen aus verschiedenen Technologiebereichen ist typisch für die zukünftige Entwicklung der Fertigungsindustrie.

Intelligente Transformation: datengesteuerte Prozessoptimierung
Mit der tiefgreifenden Anwendung der Industrie 4.0-Technologie entwickelt sich der Prozess des Nietschweißens und -lösens rasch in Richtung Digitalisierung und Intelligenz. Am Beispiel des einseitigen Reibnietschweißens von Aluminiumlegierungen an der Shanghai Jiaotong University wird der zweistufige Prozess durch eine orthogonale Versuchsplanung optimiert und der Trend der Testindizes mit der Änderung der Faktoren analysiert, sodass schließlich die optimalen Prozessparameter ausgewählt werden.

Ein ähnlicher Ansatz gilt für die Optimierung des Auflösungsprozesses. So konnte beispielsweise durch ein effizientes Auflösungsverfahren auf dem Bohai-Ölfeld die Auflösungseffizienz durch die Feinsteuerung der drei Auflösungsphasen erheblich verbessert werden-4. Dieser datengesteuerte Ansatz zur Prozessoptimierung wird in Zukunft zur Standardpraxis für Produktionsunternehmen werden.

Nachhaltigkeit: der doppelte Beitrag der grünen Produktion
Die Kombination von Nietschweißen und Lösetechnik bietet einen einzigartigen Wert, wenn es um umweltfreundliche Fertigung und Nachhaltigkeit geht:

1. materielle Effizienzgewinne

Fortschrittliche Nietschweißtechnologien, wie das einseitige Stanz-Reibnietschweißen, verringern den Materialverbrauch durch eine optimierte Verbindungsgestaltung-3, während Auflösetechnologien, wie das Polystyrol-Recyclingverfahren, das Modell der Kreislaufwirtschaft unterstützen, indem sie Kunststoffabfälle durch Lösungsmittelauflösung in wiederverwendbare Pellets umwandeln-9.

2. die Optimierung des Energieverbrauchs

Festkörperfügetechniken beim Nietschweißen, wie z. B. Reibelemente, verbrauchen in der Regel weniger Energie als das herkömmliche Schmelzschweißen. Und effiziente Auflösungsprozesse, wie die im Bohai-Ölfeld angewandte Polymerauflösung, verbessern die Energieeffizienz durch Optimierung der Prozessparameter-4.

Zukünftige Anwendungsszenarien
1. die Herstellung von Multimaterialstrukturen

Künftige Produktstrukturen werden verstärkt aus mehreren Werkstoffen bestehen, um die Leistungsvorteile der einzelnen Werkstoffe voll auszuschöpfen. In diesem Zusammenhang wird die Kombination von Nietschweißen und Lösetechnik mehr Lösungen für die Verbindung unterschiedlicher Materialien bieten. So können zum Beispiel Zwischenschichten oder Übergangsstrukturen, die mit Hilfe der Auflösungstechnologie hergestellt werden, die Leistung von Nietschweißverbindungen optimieren.

2. einstellbare Anschlusstechnik

Auf der Grundlage eines tieferen Verständnisses des Lösungsverhaltens von Werkstoffen könnten in Zukunft abstimmbare Verbindungstechnologien entstehen - Verbindungen, die unter bestimmten Bedingungen fest bleiben und unter anderen leicht getrennt werden können. Solche steuerbaren Verbindungen sind wichtig für das Recycling und die Wiederverwendung von Produkten.

3. verteiltes Fertigungsmodell

Effiziente Auflösungstechnologien erleichtern das geografisch verteilte Recycling und die Wiederverwendung von Materialien-9 , während fortschrittliche Nietschweiß-Löttechnologien das lokalisierte Fertigungsmodell unterstützen. Die Kombination dieser beiden Technologien bietet technische Unterstützung für ein dezentrales Fertigungsmodell.

Antwortstrategien der Unternehmen
Angesichts des Trends zur Integration von Nietschweiß- und Lösetechniken können Fertigungsunternehmen die folgenden Strategien in Betracht ziehen:

Förderung interdisziplinärer Talente: Überwindung der Grenzen traditioneller Spezialisierungen, um komplexe Talente zu fördern, die sowohl das Fügen von Werkstoffen als auch Trenntechnologien beherrschen.

Schwerpunkt der FuE-Investitionen: Verstärkte FuE-Investitionen in bereichsübergreifende Technologiebereiche, insbesondere in die bereichsübergreifende Innovation des Verhaltens von Materialschnittstellen und Prozessen

Aufbau eines kooperativen Ökosystems: Aufbau einer Zusammenarbeit mit Universitäten und Forschungsinstituten, um die neuesten technologischen Entwicklungen zu verfolgen, wie z. B. das innovative Verfahren des einseitigen selbststanzenden Reibnietschweißens und andere innovative Verfahren-3

Anwendung digitaler Werkzeuge: Einführung fortschrittlicher Simulations- und Datenanalysetools zur Optimierung von Prozessparametern und zur Verbesserung von Produktqualität und Produktivität

Schlussbemerkungen
Die Integration von Nietschweißen und Lösetechnik ist weit mehr als eine einfache Überlagerung zweier Fertigungsverfahren. Sie stellt ein neues Paradigma in der Entwicklung der Fertigung dar - von der isolierten Prozessoptimierung hin zu systematischen Materialhandhabungslösungen und von einzelnen technologischen Durchbrüchen hin zu feldübergreifenden kollaborativen Innovationen. Für die Unternehmen des verarbeitenden Gewerbes ist das Erfassen dieses Trends und die aktive Gestaltung technologieübergreifender Felder der Schlüssel zur Übernahme der Führung im künftigen Marktwettbewerb. Mit den kontinuierlichen Fortschritten in der Materialwissenschaft und der Prozesstechnologie wird diese grenzüberschreitende Integration der verarbeitenden Industrie weitere neue Möglichkeiten eröffnen und die Art und Weise, wie wir Produkte herstellen, neu definieren.