Neues Verfahren für hochoptimierte, f?lschungssichere Stahlbauteile
Die Universit?t Paderborn, die Technische Universit?t Dortmund und das Fraunhofer Institut für Entwurfstechnik Mechatronik IEM arbeiten seit Februar in einem neuen Forschungsprojekt daran, durch Umformprozesse nicht nur die ?u?ere Form von Stahl zu ver?ndern, sondern auch gezielt die Eigenschaften anzupassen. Dieses Verfahren erm?glicht künftig eine effizientere, ressourcenschonende Herstellung optimierter, f?lschungssicherer Stahlbauteile. Das Projekt ?Eigenschaftsbasierte Regelung von Verfestigungs- und Phasenumwandlungsprozessen beim Drücken und Drückwalzen metastabiler Austenite“ wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) mit circa 450.000 Euro für zun?chst zwei Jahre gef?rdert und geh?rt zum Schwerpunktprogramm ?Eigenschaftsgeregelte Umformprozesse“ der DFG. 360直播吧 f?rdert hier insgesamt 11 Forschungsverbünde, mit dem Ziel, die wissenschaftlichen Grundlagen der prozessintegrierten Eigenschaftsregelung von Umformprozessen zu erforschen und neue Ans?tze der Eigenschaftsregelung zu erproben und zu validieren.
Ob Haushalt, Infrastruktur oder Industrie: Stahl ist aus unserem Leben nicht mehr wegzudenken. Moderne Stahlwerkstoffe erm?glichen erst in Verbindung mit fortschrittlichen Fertigungstechnologien die Herstellung von vielen Hochleistungsprodukten. Ein typisches Beispiel ist der Einsatz des Drückwalzens für die Herstellung von Bauteilen aus Edelst?hlen für Zentrifugen- oder Strahltriebwerke. Kommt hier ein spezieller Stahl, ein sogenannter metastabiler austenitischer Stahl, zum Einsatz, l?sst sich nicht nur gezielt die ?u?ere Form, sondern auch die Eigenschaft des Metalls durch Phasenumwandlung beeinflussen.
Die Wissenschaftler der Universit?t Paderborn, der Technischen Universit?t Dortmund und des Fraunhofer IEM arbeiten an einem intelligenten Drückwalzprozess, mit dem Hersteller gezielt die Eigenschaften ihrer künftigen Bauteile sehr fein ortsaufgel?st einstellen und dadurch wertvolle Zusatzfunktionen integrieren k?nnen. Dies kann z. B. für die ?berwachung von Bauteilzust?nden und Prozessen oder einer eindeutigen und manipulationssicheren Kennzeichnung von Bauteilen genutzt werden.
Vorteile für den Herstellungsprozess
? Ressourcenschonend: Umformprozesse fertigen Teile ohne den Abtrag wertvollen Materials, wie dies z. B. beim Fr?sen geschieht. Weiterhin erm?glicht es der intelligente oder geregelte Drückwalzprozess, sehr definiert und reproduzierbar auf physikalische beziehungsweise mechanische Eigenschaften wie z. B. die Festigkeit oder H?rte des Stahls Einfluss zu nehmen. Neben einer deutlichen Verbesserung der Funktionalit?t k?nnen Hersteller Material einsparen bzw. gezielter einsetzen.
? Kostengünstig: Eine vergleichbare Funktionalit?t ist bisher – wenn überhaupt – durch aufwendige und teure Nacharbeit beziehungsweise den Einsatz zus?tzlicher Bauteile m?glich. Die Fertigung innerhalb eines Regelkreises erm?glicht es auch, die Bauteilqualit?t zu verbessern und Ausschuss zu reduzieren.
Vorteile für das fertige Stahlbauteil
? Intelligente, f?lschungssichere Stahlbauteile: Das intelligente Drückwalzen erschlie?t spezielle physikalische Eigenschaften der metastabilen austenitischen St?hle für eine Vielzahl von Anwendungen. So kann beispielsweise ein magnetischer Barcode in das Stahlbauteil integriert werden. Dieser ?u?erlich unsichtbare, eindeutig identifizierbare Code erm?glicht es, f?lschungssichere Produkte herzustellen.
Die Forschungspartner
Für das Vorhaben bündeln die Partner verschiedene Kompetenzen. Der Lehrstuhl für Umformende und Spanende Fertigungstechnik (LUF) der Universit?t Paderborn besitzt umfangreiche Erfahrungen im Hinblick auf die erfolgreiche Auslegung von Drückverfahren. Diese nutzt er für die Erarbeitung der verfahrensspezifischen Grundlagen, die rechnerische Beschreibung und die umformtechnische Bewertung des intelligenten Drückwalzens.
Das Fachgebiet Werkstoffprüftechnik (WPT) der Technischen Universit?t Dortmund bringt Expertise im Bereich der Charakterisierung der Mikrostrukturen und verformungsinduzierten Phasenumwandlungen sowie der Eigenschaften von Werkstoffen und Bauteilen unter betriebsrelevanten Beanspruchungen im Sinne von Zuverl?ssigkeit und Leistungsf?higkeit auf der Basis eines Prozess-Struktur-Eigenschaft-Sch?digung-Verst?ndnisses ein.
Der Forschungsbereich ?Scientific Automation“ des Fraunhofer IEM aus Paderborn liefert Knowhow aus der Regelungstechnik und Industrieautomatisierung. Seine Aufgabe ist es auch, als Bindeglied zwischen Prozess- und Mess-/Werkstofftechnik zu arbeiten und den sp?teren intelligenten Drückwalzprozess zu modellieren, Sensorik und Aktorik einzubinden und auf einer Industriesteuerung zu realisieren.
Zum LUF der Universit?t Paderborn
Der Lehrstuhl für Umformende und Spanende Fertigungstechnik (LUF) arbeitet intensiv an einer Weiterentwicklung der Produktionstechnik und hier insbesondere der Umformtechnik. Dabei konzentrieren sich die Forschungst?tigkeiten auf die Untersuchung und Auslegung von Prozessen, Werkzeugen und Maschinen zur flexiblen und effizienten Fertigung von Bauteilen aus Blechen und Profilen.
Zum WPT der Technischen Universit?t Dortmund
Das Fachgebiet Werkstoffprüftechnik (WPT) liefert mit modernen Mess- und Prüfverfahren sowie optimierten Analyse- und Auswertetechniken die Datenbasis für die Konstruktion und Fertigung sowie für die virtuelle Entwicklung betriebssicherer Hochleistungsprodukte für unterschiedlichste wirtschaftliche Branchen. Neben der beanspruchungsgerechten Qualifizierung der Werkstoffe und Optimierung industrieller Fertigungsprozesse gewinnen Ma?nahmen des Structural Health Monitorings zur kontinuierlichen ?berwachung der strukturellen Integrit?t hochbeanspruchter Bauteilsysteme genauso an Bedeutung wie Berechnungsans?tze zur m?glichst pr?zisen Bestimmung der Leistungsf?higkeit und (Rest-) Lebensdauer.
Zum Fraunhofer IEM
Das Fraunhofer-Institut für Entwurfstechnik Mechatronik IEM bietet am Standort Paderborn Expertise für intelligente Mechatronik im Kontext Industrie 4.0. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus den Bereichen Maschinenbau, Softwaretechnik und Elektrotechnik arbeiten fachübergreifend zusammen und erforschen innovative Methoden und Werkzeuge für die Entwicklung von intelligenten Produkten, Produktionssystemen und Dienstleistungen.
Weitere Informationen zum DFG-Schwerpunktprogramm ?Eigenschaftsgeregelte Umformprozesse“: www.spp2183.de
Weitere Informationen zum LUF der Universit?t Paderborn: https://mb.uni-paderborn.de/luf
Weitere Informationen zum WPT der Technischen Universit?t Dortmund: www.wpt-info.de
Weitere Informationen zum Fraunhofer IEM: www.iem.fraunhofer.de
