SFB 666: Integrale Blechbauweisen höherer Verzweigungsordnung - Entwicklung, Fertigung, Bewertung
Materialwissenschaft und Werkstofftechnik
Mathematik
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Technische Lösungen für aktuelle, herausfordernde Problemstellungen zu finden, ist eine der wichtigsten Antriebsfaktoren für Schaffung von Innovationen. Die Gestaltungsaufgaben sind besonders anspruchsvoll, wenn nicht nur hinreichende, sondern bestmögliche Lösungen unter Berücksichtigung aller relevanten Randbedingungen und Anforderungen zu erarbeiten sind. Bislang angewandte Produktentwicklungsmethoden vernachlässigen einen besonders wichtigen Treiber für Produktentwicklungen weitgehend: Fertigungstechnologien. Anhand zahlreicher Fallstudien wurde in den Arbeiten des SFB 666 gezeigt, dass fertigungstechnisches Wissen für die Produktentwicklung außerordentlich wichtig ist, um optimale technische Lösungen zu finden. Dieses Wissen steht jedoch den Produktentwicklern meist nicht in nutzbarer Form zur Verfügung. Daher werden viele Möglichkeiten zur Nutzung fertigungsinduzierter Eigenschaften nicht ausgeschöpft. Ausgehend von den neuartigen Spaltprofilierverfahren und Kombinationen mit bekannten Fertigungsverfahren, konnten im Rahmen des Sonderforschungsbereichs faszinierende Gestaltungsmöglichkeiten für Produkte aus Blech systematisch erschlossen werden. Damit wurde das gesamtheitliche Ziel des SFB 666 umfassend erreicht: Die Schaffung eines durchgehend formalisierten Ansatzes zur Ausschöpfung technologischen Potenzials neuer Verfahren für eine optimierte Produktgestaltung. Innerhalb der Förderperioden des SFB 666 wurde stufenweise ein neuer Ansatz für eine integrierte algorithmenbasierte Produkt- und Prozessentwicklung erarbeitet, der nun erstmals eine umfassende Betrachtung von Produkt- und Prozesseigenschaften mit Hilfe mathematischer Algorithmen ermöglicht. Für die im SFB 666 angestrebte integrale Herstellung von dünnwandigen verzweigten Tragstrukturen aus höherund höchstfesten Blechen ohne Materialdopplung in einer kontinuierlichen Fließfertigung bei Raumtemperatur, wurden umfassende Verfahrens- und Methodenentwicklungen sowie Validierungen durchgeführt. Erfolgreich konnten die Verfahrenspotenziale der Walzverfahren Spaltprofilieren und Spaltbiegen entwickelt und durch Kombinationen mit spanenden und biegenden Prozessen zu gänzlich neuen Designmöglichkeiten für Profilbauteile überführt werden. Dies schließt auch langlebige und reversible Profilverbindungen, in denen die hochverfestigten Profilverzweigungen gezielt in den Verbindungszonen positioniert wurden, mit ein. Ausgehend von den Wirkmechanismen des Spaltprofilierens, konnten in materialwissenschaftlichen Untersuchungen wertvolle Erkenntnisse zu severe plastic deformation (SPD) Verfahren erarbeitet werden. Insbesondere durch die Kopplung mit Untersuchungen zur Betriebs- und Wälzfestigkeit gelang es, die vorteilhaften Eigenschaftsveränderungen durch die hochgradige plastische Deformation zu quantifizieren. Mit dem im Sonderforschungsbereich erarbeiteten flexiblen Spaltprofilieren steht nun eine hinsichtlich ihrer Produktund Prozessflexibilität herausragende Fertigungstechnologie bereit. Die Arbeiten im Sonderforschungsbereich folgten in den einzelnen Förderperioden einer durchgängig gestalteten Forschungsroadmap mit steigenden Ansprüchen an geometrische Komplexität, zu optimierende Funktionalitäten und Modellierungstiefe. Zahlreiche im Sonderforschungsbereich tätige WissenschaftlerInnen, konnten sich durch die anspruchsvollen und interdisziplinären Aufgabenstellungen wissenschaftlich entscheidend weiterqualifizieren und besetzen heute anspruchsvolle Positionen in Wirtschaft und Wissenschaft. Die Ergebnisse des SFB sind in einer gemeinsamen Buchveröffentlichung dokumentiert.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Herstellung einteilig verzweigter Blechstrukturen. Werkstattstechnik Online. 2005
Groche, Peter; Vucic, Dragoslav
- Flexible Prozessketten für Mehrkammerprofile aus Blech. Werkstattstechnik Online. 2006
Groche, Peter; Ringler, Jens; Walter, Martin; Munirathnam, Madhu
- Zyklisches Werkstoffverhalten sprühkompaktierter Aluminiumwerkstoffe. Kennwerte für die Bauteilbemessung: Von der Probe zum Bauteil. Materialwissenschaft und Werkstofftechnik. 2006
Landersheim, Volker; el Dsoki, Chalid; Bruder, Enrico; Bohn, Tilman; Müller, Clemens
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/mawe.200600091) - Severe plastic deformation by linear flow splitting. Materialwissenschaft und Werkstofftechnik. 2007
Müller, Clemens; Bohn, Tilman; Bruder, Enrico; Bruder, Thomas; Landersheim, Volker; el Dsoki, Chalid; Groche, Peter; Veleva, Desislava
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/mawe.200700210) - Ultra-HSC-Bearbeitung von Bandkanten. Werkstattstechnik Online. 2007
Abele, Eberhard; Stein, Sebastian; Munirathnam, Madhu
- Formation of ultrafine-grained microstructure in HSLA steel profiles by linear flow splitting. Journal of Materials Science. 2008
Bohn, Tilman; Bruder, Enrico; Müller, Clemens
(Siehe online unter https://doi.org/10.1007/s10853-008-2682-2) - Numerical fatigue strength evaluation of inhomogeneous, linear flow split profiles. Proceedings of the ASME 2008 International Design Engineering Technical Conferences & Computers and Information in Engineering Conference 2008
Landersheim, Volker; el Dsoki, Chalid; Hanselka, Holger; Bruder, Enrico; Veleva, Desislava; Groche, Peter; Bohn, Tilman; Müller, Clemens; Nieslony, Adam
(Siehe online unter https://dx.doi.org/10.1115/DETC2008-49737) - Severe Plastic Deformation (SPD) Processes for Metals. CIRP Annals - Manufacturing Technology. 2008
Azushima, A.; Kopp, R.; Korhonen, A.; Yang, D. Y.; Micari, F.; Lahoti, G. D.; Groche, P.; Yanagimoto, J.; Tsuji, N.; Rosochowski, A.; Yanagida, A.
(Siehe online unter https://dx.doi.org/10.1016/j.cirp.2008.09.005) - Analyse der Wirkung von Kerben, Mittel- und Eigenspannungen auf die Schwingfestigkeit des hochumgeformten Werkstoffbereichs von Spaltprofilen. Materialwissenschaft und Werkstofftechnik. 2009
Landersheim, Volker; Eigenmann, Bernd; el Dsoki, Chalid; Bruder, Thomas; Sonsino, Cetin Morris; Hanselka, Holger
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/mawe.200900520) - Bending-Rolling combinations for strips with optimized cross section geometries. CIRP Annals - Manufacturing Technology. 2009
Groche, Peter; Ringler, Jens; Abu Schreehah, Tareq
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.cirp.2009.03.051) - Influence of sputter rate and crystal orientation on the distribution of carbon in polycrystalline copper surfaces treated by plasma immersion ion implantation. Journal of Applied Physics. 106 2009
Flege, S.; Kraft, G.; Bruder, E.; Baba, K.; Hatada, R.; Ensinger, W.
(Siehe online unter https://dx.doi.org/10.1063/1.3176488) - Standwegsteigerung bei der Bandkantenbearbeitung. Werkstattstechnik Online. 2009
Abele, Eberhard; Stein, Sebastian
- Three-dimensional kernel development with parasolid for integral sheet metal design with higher order bifurcations. Proceedings of the ASME 2009 International Design Engineering Technical Conferences & Computers and Information in Engineering Conference 2009
Rollmann, Thomas H.; Schüle, Anselm L.; Anderl, Reiner; Chahadi, Youssef
(Siehe online unter https://dx.doi.org/10.1115/DETC2009-86546) - Combination of an Adaptive Multilevel SQP Method and a Space-Time Adaptive PDAE Solver for Optimal Control Problems. Procedia Computer Science. 2010
Clever, Debora; Lang, Jens; Ulbrich, Stefan; Ziems, J. Carsten
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.procs.2010.04.159) - Estimation of the essential supremum of a regression function. Statistics & Probability Letters. 2010
Kohler, Michael; Krzyzak, Adam; Walk, Harro
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.spl.2011.02.011) - Further Processing of UltraFine-Grain Materials. International Journal of Material Forming. 2010
Taplick, Christoph; Rullmann, Felix; Groche, Peter
(Siehe online unter https://doi.org/10.1007/s12289-010-0899-5) - Adaptive Multilevel Inexact SQP Methods for PDE-constrained Optimization. SIAM Journal on Optimization. 2011
Ziems, Jan; Ulbrich, Stefan
(Siehe online unter https://doi.org/10.1137/080743160) - High strength hydroformed steel profiles with free flanges. Steel research international. 2011
Taplick, Christoph; Schmitt, Wolfram; Rullmann, Felix; Ludwig, Christian; Groche, Peter
- An object-oriented information model for the representation of free form sheet metal parts in integral style. Tools and Methods of Competitive Engineering. 2012
Weitzmann, Oliver J.; Schüle, Anselm L.; Rollmann, Thomas H.; Anderl, Reiner; Göllner, Thea
- Application of the local strain approach on a rolling point contact model. International Journal of Fatigue. 2012
Karin, Ivan; Tomasella, Alessio; Landersheim, Volker; Kaufmann, Heinz; Hanselka, Holger
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2012.09.020) - Definition of a Tool Library for the Approximation of Freeform Surfaces. Advanced Materials Research. 2012
Schäfer, Stefan; Reising, Jakob; Abedini, Scholeh; Bäcker, Frederic
(Siehe online unter https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.875-877.841 https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.875-877.841 https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.875-877.841) - Integration of manufacturing-induced properties in product design. CIRP Annals - Manufacturing Technology. 2012
Groche, Peter; Schmitt, Wolfram; Bohn, Andrea; Gramlich, Sebastian; Ulbrich, Stefan; Günther, Ute
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.cirp.2012.03.041) - Sheet Metal Forming-Processes and Applications. Sheet Metal Forming-Processes and Applications. ASM International. 2012
Görtan, Okan; Livatyali, Haydar; Groche, Peter; Altan, Taylan; Tekkaya, Erman (eds.)
- The effect of deformation texture on the thermal stability of UFG HSLA steel. Journal of Materials Science. 2012
Bruder, Enrico
(Siehe online unter https://doi.org/10.1007/s10853-012-6518-8) - A Simultaneous Engineering Approach for Free Form Bifurcated Sheet Metal Products. Smart Product Engineering. Lecture Notes in Production Engineering. Springer 2013
Schüle, Anselm; Anderl, Reiner; Stark, Rainer; Abramovici, Michael (eds.)
(Siehe online unter https://doi.org/10.1007/978-3-642-30817-8_39) - Festwalzen in der Rollenfertigung. Werkstattstechnik Online. 2013
Groche, Peter; Monnerjahn, Vinzent; Steitz, Manuel; Ludwig, Christian
- Fixed design regression estimation based on real and artificial data. Journal of Nonparametric Statistics. 2013
Furer, Dmytro; Kohler, Michael
(Siehe online unter https://doi.org/10.1080/10485252.2012.749257) - Quantification of local and global elastic anisotropy in ultrafine grained gradient microstructures, produced by linear flow splitting. Materials Science and Engineering. 2013
Niehuesbernd, Jörn; Müller, Clemens; Pantleon, Wolfgang; Bruder, Enrico
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.msea.2012.09.067) - Nonparametric estimation of a conditional density. ESAIM Probability and Statistics. 2014
Bott, Ann-Kathrin; Kohler, Michael
(Siehe online unter https://doi.org/10.1007/s10463-015-0535-8) - On the Origin of Specimen: load-adapted integral sheet metal products. Procedia Engineering. 2014
Neuwirth, Manuel; Schmitt, Wolfram; Kretz, Felix; Groche, Peter
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.proeng.2014.09.169) - Metal forming beyond shaping: Predicting and setting product properties. CIRP Annals - Manufacturing Technology. 2015
Tekkaya, A. E.; Allwood, J. M.; Bariani, P. F.; Bruschi, S.; Cao, J.; Gramlich, S.; Groche, P. et al.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.cirp.2015.05.001) - Research on the influence of the metal working of the band edge on the process of linear flow splitting. Materialwissenschaft und Werkstofftechnik. 2015
Neuwirth, Manuel; Ahmels, Laura; Schmidt, Sebastian; Hegemann, Michael; Groche, Peter; Müller, Clemens
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/mawe.201500449) - Technology pushed process and product innovation - Joining by Linear Flow Splitting. CIRPe 2015 - Understanding the life cycle implications of manufacturing. 2015
Wagner, Christian; Gramlich, Sebastian; Monnerjahn, Vinzent; Groche, Peter; Kloberdanz, Hermann
(Siehe online unter https://dx.doi.org/10.1016/j.procir.2015.08.065) - How to Enhance a Graphic Representation of Topological Optimized Profiles Regarding Manufacturing Information. Journal of Mechanical Engineering and Automation. 2016
Albrecht, Katharina; Anderl, Reiner
(Siehe online unter https://dx.doi.org/10.5923/j.jmea.20160602.03) - Improving the formability of linear flow split profiles by laser annealing. Materialwissenschaft und Werkstofftechnik. 2016
Niehuesbernd, Jörn; Monnerjahn, Vinzent; Bruder, Enrico; Groche, Peter; Müller, Clemens
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/mawe.201600577) - Information Model for the Integration of Manufacturing Restrictions into the Algorithm Based Product Development Process. Procedia CIRP. 2016
Albrecht, Katharina; Anderl, Reiner
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.procir.2016.04.136) - Preconditioners based on "Parareal" timedomain decomposition for time-dependent PDE-constrained optimization. Multiple Shooting and time domain decomposition methods. Contributions in Mathematical and Computational Sciences. 2016
Ulbrich, Stefan; Carraro, Thomas; Geiger, Michael; Körkel, Stefan; Rannacher, Rolf
(Siehe online unter https://doi.org/10.1007/978-3-319-23321-5_8) - Manufacturing Integrated Design: Sheet Metal Product and Process Innovation. Springer book 2017
Groche, Peter; Bruder, Enrico; Gramlich, Sebastian (eds.)
(Siehe online unter https://dx.doi.org/10.1007/978-3-319-52377-4) - Manufacturing-integrated product solutions: Design support between product function and manufacturing processes. Materials Science and Engineering Technology. 2017
Roos, Michael; Wagner, Christian; Weber Martins, Thiago; Albrecht, Katharina; Anderl, Reiner; Kirchner, Eckhard
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/mawe.201600727) - Remote joining by plastic deformation in the process of linear flow splitting. Journal of Materials Processing Technology. 2017
Groche, Peter; Monnerjahn, Vinzent; Özel, Mahmut; Yu, Yufan
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2017.03.024)
