Hybride Verbindungen sind neben der Steigerung der Leistungsfähigkeit durch gezielte Werkstoffkombinationen häufig unvermeidlich, um Bauteilkomponenten miteinander zu verbinden. Das Ultraschallschweißen ist eine innovative und vielversprechende Fügetechnologie für genau solche hybriden Werkstoffsysteme. Das Verfahren ist kostengünstig und kann ohne Zusätze wie Klebstoffen, Nieten oder Bolzen realisiert werden. Die Erfassung und Bewertung relevanter Prozessparameter ermöglicht die Prozesssicherung im Betrieb. Ein vielversprechendes Potential dieses Verfahrens gegenüber anderen Fügeverfahren ist die stoffschlüssige Verbindung verschiedenartiger Werkstoffe, beispielsweise Metalle mit faserverstärkten Kunststoffen, Gläsern oder Keramiken.

Die meisten Bauteile werden bei der entsprechenden Anwendung multiaxial beansprucht. Der Spannungszustand innerhalb der Komponenten ist daher oftmals komplex. Aus diesem Grund erfolgt die Auslegung moderner Bauteile häufig mit Hilfe von Finite Elemente Simulationen. Zur rechnerischen Auslegung ultraschallgeschweißter Komponenten müssen die Kontaktbedingungen zwischen den Fügepartnern berücksichtigt werden. Der Verbindungsmechanismus ultraschallgeschweißter Verbindungen ist allerdings größtenteils noch ungeklärt, bestimmt aber Kontaktbedingungen, die bislang im FE-Modell für rein wissenschaftliche Zwecke vereinzelt durch Hilfsmodelle ersetzt wurden.

Im Zusammenhang mit der Verbundfestigkeit können anhand systematischer Untersuchungen der Mikrostruktur im Bereich der Grenzflächen zwischen den Fügepartnern und der Bruchflächen weitere Erkenntnisse über den Verbindungsmechanismus gewonnen werden. Basierend auf diesen Erkenntnissen sind Rückschlüsse auf die Kontaktbedingungen möglich, die auf ein FE-Modell übertragen werden und rechnerisch validiert werden. Neben der Erweiterung des Kenntnisstandes auf wissenschaftlicher Ebene leisten die durchgeführten Untersuchungen zu den Kontaktbedingungen ultraschallgeschweißter Hybridverbunde und die darauf basierenden FE-Modelle einen wertvollen Beitrag für eine effizientere und sichere Bauteilauslegung.