Forschungs- und Entwicklungsschwerpunkte

Durch die Kombination unterschiedlicher metallischer Werkstoffe in Form von stoffschlüssigen Werkstoffverbunden aus Stahl und Aluminium bzw. Titan und Aluminium lassen sich maßgeschneiderte Konstruktionen mit optimierten Eigenschaften herstellen. Sowohl die Nahtgeometrie als auch das lokale Werkstoffverhalten werden durch die Prozessparameter beim Schweißen beeinflusst. Eine Kopplung von Prozess-, Gefüge- und Struktursimulation unter Berücksichtigung der lokalen Werkstoffzustände und der sich ausbildenden Nahtgeometrie zur Beurteilung der quasi-statischen Festigkeit laserstrahlgeschweißter Hybrid-Verbindungen kann die Anzahl aufwendiger Versuchsreihen reduzieren und so die Wirtschaftlichkeit von Hybridstrukturen erhöhen und die weitere Ausnutzung von Leichtbaupotenzial ermöglichen.

• Methodik zur effizienten Berechnung der Nahtgeometrie in einer Prozesssimulation
• Modelle und Werkstoffdaten zur Beschreibung des Werkstoffverhaltens
• Schweißstrukturmodell zur Ermittlung der lokalen Werkstoffzustände nach dem Schweißen

Ansprechpartnerin: Annika Barr

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

Ansprechpartnerin: Dipl.-Ing. Andrea Rose

Nach der Wärmebehandlung von Aluminium Basiswerkstoffen können Verzüge in nicht unerheblichem Maße ebenso wie im Rahmen von Zerspanprozessen auftreten. Zur Untersuchung dieses Verzugsverhaltens bietet sich die Methode der systemorientierten Prozessanalyse an, die im Rahmen des SFB 570 „Distortion Engineering“ entwickelt wurde und die sich mit Blick auf die Ableitung von Strategien zur Verzugsbeherrschung als sehr erfolgversprechend erwiesen hat. Auf Basis dieses Ansatzes werden im Rahmen dieses Projektes die Prozessketten industrierelevanter Aluminiumbasiswerkstoffe hinsichtlich der Verzugspotenziale systematisch untersucht, um das erforderliche Verständnis für die Verzugsmechanismen zu erlangen. Das Ziel besteht darin, praxisgerechte Verzugskompensationsstrategien zu erarbeiten sowie eine Reduzierung von Materialeinsatz, Zerspanungsaufwand und eine erhöhte Prozesssicherheit zu realisieren.

• Analyse der Einflussgrößen auf den Verzug bei der Zerspanung und Wärmebehandlung von Strukturkomponenten aus Al-Basislegierungen
• Ermittlung der Wechselwirkungen der Einzelprozesse Zerspanung und Wärmebehandlung
• Entwicklung von Strategien zur Verzugskompensation unter Berücksichtigung industrieller Prozessketten

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Ole Karsten

Die fortschreitende Miniaturisierung mechanischer Bauteile z.B. im Automobilbereich macht die Entwicklung von Prozessketten zur Fertigung von Mikrobauteilen in großen Stückzahlen erforderlich. Das Ziel des im Rahmen des Sonderforschungsbereiches 747 „Mikrokaltumformen“ laufenden Teilprojektes ist einerseits die Schaffung günstiger Voraussetzungen für die Kaltumformung der Mikrohalbzeugen und zum anderen die Realisierung optimaler Gebrauchseigenschaften der fertigen Mikrobauteile. Mit der Wärmebehandlung der aus aushärtbaren Aluminiumlegierungen, austenitischen Stählen und ferritisch-perlitischen Stahlsorten gefertigten Teile ist ein weites Anwendungsspektrum vorgesehen. Je nach Art des Werkstoffs werden unterschiedliche Wärmebehandlungsverfahren untersucht. So soll das Härten von Mikrobauteilen aus Stahl in einer neu entwickelten Rohrofenanlage nach dem Prinzip „Wärmebehandlung im Fall“ durchgeführt werden.

• Entwicklung von Prozessketten zur Fertigung von Mikrobauteilen in großen Stückzahlen
• Entwicklung neuer Technologien zur Wärmebehandlung (z.B. im Fall) und Integration in die Prozesskette
• Untersuchung des Einflusses von Wärmebehandlungsparametern auf die Bauteileigenschaften

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Roland von Bargen

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