Forschungsprojekt: Konzeptgestützte Schwingfestigkeitsbewertung von geschweißten Bauteilen aus Kupfer

Kupfer als elektrischer Leiter wird zur Erzielung unserer Klimaschutzziele im Verkehrssektor und im Bereich der regenerativen Energietechnik immer wichtiger. Wir entwickeln das für Kupfer noch fehlende Nachweiskonzept der Schwingfestigkeit, um auch geschweißte Kupferbauteile regelkonform und sicher auslegen zu können.

Projektbezeichnung Konzeptgestützte Schwingfestigkeitsbewertung von geschweißten Bauteilen aus Kupfer
Akronym FATWELDCO
Projektpartner
Laufzeit vom 1.9.2024 bis 28.2.2027
Fördergeber BMWE/IGF – Bundesministerium für Wirtschaft und Energie / Industrielle Gemeinschaftsforschung
Forschungsfeld

 E+E & M+M

(E+E > Energy + Environment,
I+I > Information + Intelligence
M+M > Matter + Materials)
Projektinhalt Dem elektrischen Antriebsstrang kommt eine große Bedeutung bei der Entwicklung und Produktion von künftigen Fahrzeugen zu. Hier spielen Kupfer und Kupferlegierungen sowie deren Fügeverbindungen eine wesentliche Rolle, sowohl für die Leistungsfähigkeit als auch für die Wirtschaftlichkeit. Das gilt ebenfalls für den Bereich der regenerativen Energietechnik mit Windkraft- und Photovoltaikanlagen. Aktuell gibt es nahezu keine veröffentlichten Ermüdungsdaten bzw. Auslegungsmethoden für Fügeverbindungen aus Kupfer, wie dies etwa für bei Stählen oder Aluminiumlegierungen der Fall ist. Aus Mangel an einem anerkannten Auslegungskonzept bleibt derzeit nur der experimentelle Weg über Schwingfestigkeitsversuche, um sicherheitsrelevante geschweißte Bauteile aus Kupfer abzusichern. Dies ist mit hohem Zeit- und Kostenaufwand verbunden, der von Komponenten- und Teilelieferanten (häufig KMU) jedoch nicht geleistet werden kann. Die Projektergebnisse und deren Transferprodukte werden auf Basis von wissenschaftlichen Erkenntnissen in KMU-gerechter pragmatischer Form umgesetzt und für die unmittelbare Anwendung in der Praxis vorbereitet. Dies umfasst die folgenden Punkte: (1) Empfehlungen zur Werkstoffauswahl bei Schweißverbindungen aus Kupfer, (2) Phänomenologische Auslegungskonzepte (Nennspannungs-, Struktur- sowie örtliche Spannungen), (3) Hinweise zur FEM-Modellierung mit gängiger FE-Software, (4) Bereitstellung der erforderlichen Modell- und Werkstoffparameter, (5) Einfache Bewertungsmöglichkeiten von Neukonstruktionen oder neuen Schweißverbindungen.