Forschungs- und Entwicklungsschwerpunkte

Aluminiumlegierungen werden heutzutage vor allem in modernen Konstruktionselementen verwendet. Wegen der geringen Dichte sind Aluminiumlegierungen zwar Standardwerkstoffe für den Leichtbau, jedoch sind sie ohne zusätzliche Randschichtbehandlung nur begrenzt als Hochleistungswerkstoff einsetzbar. Die Elektronenstrahl-Mehrprozesstechnologie stellt eine vielversprechende Möglichkeit zur Erzeugung von verschleißfesten Randschichten von Aluminiumstrukturen dar.

• Verschleißschutz von Aluminiumstrukturen
• Reduzierung des Fertigungsaufwandes durch Mehrprozesstechnologien
• Flexible Prozessführung durch unterschiedliche technologische Prozesse an verschiedenen Einwirkorten mit nur einem Elektronenstrahl

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Ansprechpartnerin: Dipl.-Ing. Andrea Rose

Das Projekt bezieht sich auf Untersuchungen von Verzügen, die während der Fertigung großer Flugzeugstrukturen entstehen. Die komplexe Herstellung dieser Teile und die Interaktion der einzelnen Prozessschritte macht hinsichtlich des entstehenden Gesamtverzugs eine systemorientierte Analyse der gesamten Prozesskette erforderlich. Das Ziel des Projektes ist die Minimierung des Gesamtverzuges, um den Aufwand für das Rückformen verzogener Teile vor der Montage zu reduzieren. Das Projekt (T4) ist Teil des Transferbereichs des SFB 570 „Distortion Engineering“ und wird unterstützt von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG).

• Ermittlung der Verzugspotenziale bei der Fertigung und der Wärmebehandlung von Aluminiumstrukturen
• Analyse der Wechselwirkungen der Einflussgrößen auf den Gesamtverzug
• Verstehen der Verzugsmechanismen sowie Ableitung und Umsetzung von Kompensationsmaßnahmen für die Reduzierung der auftretenden Verzüge

Ansprechpartner: Dr.-Ing. Kai Schimanski

Aluminiumlegierungen mit hohen Gehalten an Mg₂Si (22-35 Gew.-%) sind warmfest und leichter als herkömmliche Legierungen. Sie lassen sich nicht schmelzmetallurgisch, jedoch mit Hilfe des Sprühkompaktierens erzeugen. Diese Eigenschaftskombination ist besonders interessant für den Automotivebereich wie z.B. für Verbrennungsmotoren. Durch Injektion von nanoskaligen Dispersoiden soll eine zusätzliche Festigkeitssteigerung der Aluminiummatrix realisiert werden. Nach dem Optimieren des Sprühkompaktierprozesses und dem Verbessern der chemischen Zusammensetzung wie der Aushärtbarkeit sollen maßgeschneiderte Legierungen für die industrielle Anwendung hergestellt werden.

• Weiterentwicklung des Sprühkompaktierprozesses zur Erzeugung neuartiger Aluminiumbasislegierungen
• Variation der Legierungszusammensetzung und Fertigungsparameter
• Analyse der Auswirkungen auf die Mikrostruktur und die Eigenschaften

Ansprechpartner: Dr.-Ing. Axel von Hehl

Das Abschrecken von aushärtbaren Aluminiumlegierungen in Wasser kann aufgrund des Leidenfrost-Phänomens zu einer ungleichmäßigen Abkühlung der Bauteile führen und dadurch zu Verzug. Insbesondere bei dünnwandigen oder komplex geformten Bauteilen können lokale Verformungen durch Wärmespannungen auftreten. Im Vergleich zur herkömmlichen Wasserabschreckung hat die Gasabschreckung eine Vielzahl von Vorteilen. Die Abschreckintensität kann durch die variablen Parameter Gasdruck und Gasgeschwindigkeit sowie Gasart an die geforderten Werkstoffeigenschaften des Bauteils angepasst werden. Durch die höhere Gleichmäßigkeit und bessere Reproduzierbarkeit der Wärmebehandlungsergebnisse bietet das Gasabschrecken hohe Potenziale zur Verminderung von Ausschuss- und Nacharbeitskosten.

• Analyse und Bewertung der Zusammenhänge zwischen Wärmebehandlung, Werkstoffeigenschaften und Verzug
• Ermittlung des Abkühlvermögens flüssiger und gasförmiger Abschreckmittel und verschiedener Abschreckmethoden
• Optimierung der Wärmebehandlung

Ansprechpartnerin: Dipl.-Ing. Andrea Rose

Im modernen Leichtbau wird stets nach neuen innovativen Lösungen zur Gewichts- und Kostenersparnis gesucht. Durch die Kombination von unterschiedlichen metallischen Werkstoffen lassen sich maßgeschneiderte Konstruktionen mit optimierten Eigenschaften herstellen. Typische Werkstoffkombinationen sind hierbei geschweißte oder gepresste Verbindungen von Aluminiumlegierungen mit Aluminium- und Titanwerkstoffen oder Stählen. Kenntnisse über die Entwicklungen im Übergangsbereich der beiden gefügten Partner liegen bisher nur sehr vereinzelt vor. Metallografische Untersuchungen sollen Aufschluss über die ggf. in der Kontaktzone entstehenden intermetallischen Phasen sowie die Gefügeänderungen durch das Fügen geben. Das Versagensverhalten der Verbindungen wird anhand von statischen und dynamischen Prüfungen analysiert.

• Funktionsoptimierte Materialentwicklung
• Statische und dynamische Prüfung und Beurteilung des Versagens
• Licht- und elektronenmikroskopische Untersuchungen

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Ole Karsten