Vorhersage der mechanischen Festigkeit von Metall-Ultraschallschweißungen über elektrische Kurzzeitbestromung

Die Qualität elektrisch leitfähiger Verbindungen ist entscheidend für Anwendungen in Energietechnik, Elektromobilität und Leistungselektronik. Das Metall-Ultraschallschweißen (M-USS) von Aluminium- und Kupferbauteilen bietet hierfür großes Potenzial, jedoch fehlt bislang ein praxisnahes, zerstörungsfreies Prüfverfahren zur Vorhersage der Verbindungsqualität. Im Projekt EleQuant (IGF 01I21956N) wurde eine Methodik entwickelt, die auf der in-situ erfassten Temperaturentwick-lung während kurzzeitiger Hochstrombelastung basiert. Hierfür kamen repräsentative Proben, ein neu entwickelter Hoch-stromprüfstand sowie validierte optische Temperaturmessungen zum Einsatz. Die Ergebnisse zeigen eine klare Korrela-tion zwischen Temperaturprofilen und Scherzugfestigkeit. Mithilfe datengetriebener Modelle lassen sich mechanische Eigenschaften zuverlässig vorhersagen – deutlich präziser als mit klassischen Widerstandsmessungen, wie der Vierleitermessmethode. Damit steht erstmals eine zerstörungsfreie, prozessnahe Prüfmethode zur Verfügung, mit deren Hilfe Ausschuss reduziert, Parameter optimiert und Qualitätssicherung effizienter gemacht werden kann. Das Verfahren bietet hohes industrielles Potenzial und eröffnet Perspektiven für eine Integration in automatisierte Produktionsprozesse.