Projektbeschreibung

Die Herstellung von Bauteilen durch Umformung führt zu Eigenspannungen, welche die Bauteileigenschaften nachhaltig beeinflussen. Solche inneren Beanspruchungen können beispielsweise Auswirkungen auf die Herstellbarkeit sowie die Lebensdauer besitzen. In der Regel wird angestrebt, Eigenspannungen zu vermeiden bzw. zu verringern, da ihnen vornehmlich negative Eigenschaften zugewiesen werden. Dabei wird außer Acht gelassen, dass Eigenspannungen auch gezielt eingesetzt werden können, um beispielsweise die statische und die Betriebs- bzw. Schwingfestigkeit zu verbessern, wenn sie entgegen der Richtung der Betriebsbeanspruchung wirken. Insgesamt wird die Nutzbarkeit von umformtechnisch eingebrachten Eigenspannungen zur Verbesserung der Bauteileigenschaften bislang nicht in Erwägung gezogen bzw. wissenschaftlich nicht eingehend untersucht.

Im Rahmen dieses Schwerpunktprogramms sollen daher die wissenschaftlichen Grundlagen erarbeitet werden, um die gezielte Nutzung umformtechnisch induzierter Eigenspannungen in metallischen Bauteilen beurteilen und ermöglichen zu können. Die Erforschung dieses Themengebiets kann nur durch die interdisziplinäre Zusammenarbeit der Fachbereiche Produktionstechnik, Werkstofftechnik, Mechanik und Betriebsfestigkeit erfolgen, da die Beurteilung der Entstehung und Stabilität von Eigenspannungen und deren Auswirkungen auf die Lebensdauer eng mit der Herstellung (Verfahren und Werkstoffe), den verfügbaren Nachweismethoden sowie der numerischen Simulation und Vorhersagbarkeit zusammenhängen.

Die Ziele des Programms sind es, zum einen den Nachweis der Stabilität von Eigenspannungen zu erbringen und Abhängigkeiten von Prozess- und Materialschwankungen auf die oben genannten Themengebiete aufzuzeigen. Zum anderen sollen mögliche Eigenschaftsverbesserungen umformtechnisch hergestellter Bauteile aufgezeigt und nachgewiesen werden. In der ersten Phase des Schwerpunktprogramms soll dies qualitativ, in der zweiten Phase quantitativ gezeigt werden. Aufbauend auf den gewonnenen Erkenntnissen konzentrieren sich die Arbeiten der dritten Phase auf die Gestaltung und Auslegung notwendiger Prozesse, Anlagen und Werkzeuge. Es sollen hierbei Analyseverfahren verbessert bzw. neu entwickelt werden, um Eigenspannungen und deren Entstehung sowie Auswirkungen auf die Bauteileigenschaften nachzuweisen.

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