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  2. Forschung
  3. Wissenschaftliche Abteilungen
  4. Werkstofftechnik
  5. Metallurgie und Umformtechnik
Eine Person in einem weißen Laborkittel bedient eine Maschinenpresse in einem Labor.

Als Teil der Hauptabteilung Werkstofftechnik konzentriert sich die 2021 gegründete Arbeitsgruppe auf die vorgelagerten Prozesse in der Metallurgie und Werkstofftechnik. Die Forschungsmöglichkeiten in der Legierungsentwicklung sowie der Metallerzeugung und -verarbeitung vervollständigen hier die gesamte Prozesskette am Institut.

Das Forschungsthema der neu aufgebauten Gruppe konzentriert sich zunächst auf die Flüssigmetallurgie, d.h. die Herstellung von Stahl- und Aluminiumschmelzen. Mithilfe einer neuen Vakuum-Induktionsanlage (Inbetriebnahme Q4/2022) können Laborschmelzen mit einem maximalen Volumen von 20 Litern im steigenden und fallenden Gussverfahren hergestellt werden, wobei sowohl Mehrfachguss als auch Zwischenlegierungen möglich sein werden. Synergiearbeiten mit anderen Abteilungen, wie Sprühkompaktieren und Metallzerstäubung sowie Wärmebehandlung, Leichtbauwerkstoffe und Strukturmechanik werden in diesem Bereich noch stärker als bisher im Fokus stehen.

Weitere Anlagen zur physikalischen Simulation der industrienahen thermomechanischen Umformprozesse, wie das Warmwalzen von Stabstahl und Blechen, befinden sich in Planung. Geplant ist, dass hier industrielle Zwischenprodukte und Presslinge auf die Wirkung verschiedener Parameter untersucht werden können. Außerdem liefert die Gruppe die Vorprodukte für die hauseigene Getriebe- und Lagerfertigung und Wärmebehandlung. Parallel dazu wird die mikrostrukturelle Entwicklung bei thermomechanischen Prozessen auch mit weiteren modernsten Forschungsmethoden in anderen Abteilungen des IWT sowie mithilfe thermokinetischer Berechnungen untersucht.

Innovative Umformtechnik für die Herstellung neuer metallischer Materialien als Enabler zur Dekarbonisierung der Wirtschaft – Mat4Dekarb

Ein EFRE-Projekt am Leibniz-IWT erweitert die bestehende Infrastruktur um eine industrienahe Laborwalzstraße, um die gesamte Prozesskette von der Legierungsentwicklung bis zum Bauteil im Technikumsmaßstab abzubilden und Dekarbonisierungsherausforderungen zu begegnen.

 

In der Verkehrsmittelbranche sowie im Allgemeinen Maschinenbau stehen die dort agierenden Unternehmen traditionell unter einem ständigen Innovationszwang, um leistungsfähigere, leichtere und ressourcenschonendere Bauteile und Produkte für den Weltmarkt zu entwickeln. Die aktuell nationalen und international stark forcierten Maßnahmen zur Dekarbonisierung der Wirtschaft führen zukünftig zu einer weiteren erheblichen Erhöhung des Innovationsdrucks.

Hierzu sind entsprechend in den nächsten Jahren die Prozess- und Materialentwicklungen erheblich zu forcieren. Bei den regionalen und überregionalen Herstellern und Forschungseinrichtungen in Deutschland fehlen jedoch häufig die entsprechenden F&E-Kapazitäten oder die verfügbaren Laboranlagen decken oft nicht den industriellen Maßstab ab (z.B. mehrgerüstiges Walzen).

Ziel dieses Bremer EFRE-Projektes ist es daher, am Leibniz-IWT in Bremen entsprechende F&E-Kapazitäten aufzubauen. Hierzu soll ausgehend von der Metallurgie und Legierungsentwicklung über die Umformtechnik der erzeugten Werkstoffe bis hin zum Bauteil die gesamte Prozesskette der „Konventionellen Fertigung“ im Technikumsmaßstab abgebildet werden. Die bereits am Leibniz-IWT vorhandenen Prozesse sollen dabei mit Hilfe dieses Projektes zur Komplettierung der Prozesskette um eine industrienahe Laborwalzstraße mit entsprechender Peripherie ergänzt werden (Abbildung).

Bearbeitung: Leibniz-IWT

Förderung: Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE), Bremen

Laufzeit: 19.06.2024 - 31.12.2027

Dieses Projekt gehört zum Forschungsschwerpunkt "Wasserstofftechnologien" am IWT Bremen und wird in der AG Metallurgie und Umformtechnik umgesetzt.

Kontakt:
Assoc. Prof. (Thai) Dr.-Ing. Piyada Suwanpinij
Tel: +49-421/218 51470
suwanpinij@iwt-bremen.de

 

Abbildung: Aufbau der Prozesskette „Konventionelle Fertigung“ am  Leibniz-IWT - Vorhandene Infrastruktur und Ergänzung

Projekte der Metallurgie und Umformtechnik

Von der Urformung bis zum Bauteilrecycling - Digitalisierte, zirkuläre Fertigungsketten und Energiebetrachtung mit DiStEL

Im Projekt DiStEL wird das Recycling von Stahl am Beispiel einer E-Axle experimentell und digital simuliert. Dafür wurden am IWT Stahlschmelzen gezielt mit Kupfer und Zinn „verunreinigt“, um deren Anreicherung in der Elektrostahlroute zu simulieren. Die Gussblöcke werden von den Kooperationspartnern weiterverarbeitet und kehren im späteren Verlauf des Projekts als Wälzlagerringe und Rohlinge für Zahnräder zurück. Am IWT wurden und werden diese dann mechanisch und metallographisch analysiert.

A Eingangsanalyse des Rohstahls, B Makroätzung des Gussblocks zur Analyse des Gussgefüges, C Wälzlagerinnenring mit Induktor in der Härteposition, D Hierarchie von Ontologien und Daten

Während der Fertigungsschritte wurden die Energieverbräuche gemessen, um sowohl dem gesamten Prozess als auch den Prozessschritten und Bauteilen individuelle CO₂-Lasten zu zuordnen und nachverfolgen zu können.

Parallel wird die Wärmebehandlungsontologie (HTO) entwickelt, die wesentliche Aspekte der Wärmebehandlung semantisch abbilden soll. Sie leistet damit einen Beitrag zur Digitalisierung der Fertigungskette von Stahl und ist eine Anwendungsontologie der Platform MaterialDigital Core Ontology (PMDco).

 

Kooperation: Leibniz-IWT PB I / PB II; Decoit / Bosch / Schaeffler / FIZ Karlsruhe / Fraunhofer IWM / ICAMS Bochum / IEHK Aachen

Förderung: MaterialDigital3, BMFTR