SFB 675:  Erzeugung hochfester metallischer Strukturen und Verbindungen durch gezieltes Einstellen lokaler Eigenschaften

• Fachliche Zuordnung: Maschinenbau und Produktionstechnik ; Informatik, System- und Elektrotechnik ; Materialwissenschaft und Werkstofftechnik
• Förderung: Förderung von 2006 bis 2011
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 13227965

Metallische Strukturen finden breite Anwendung im Maschinen- und Apparatebau sowie in der Verkehrstechnik. Sie unterliegen hier unterschiedlichsten anwendungsspezifischen Beanspruchungsprofilen, die zunehmend komplexer werden. Dadurch steigen auch die Anforderungen an die Werkstoffeigenschaften. Dies hat zur Folge, dass vermehrt hochfeste Strukturen mit einem hohen Spezialisierungsgrad benötigt werden. Ihre Belastungen treten dabei häufig inhomogen und lokal differenziert auf.
Derzeit wird die Werkstoffauswahl in der Regel noch nach der höchsten zu erwartenden Belastung getroffen, auch wenn diese nur in lokal begrenzten Bereichen auftritt. Der Sonderforschungsbereich hat sich zum Ziel gesetzt, der lokalen Werkstoffbeanspruchung mit einer lokalen Eigenschaftsanpassung zu begegnen. Damit wird einerseits das Anwendungsfeld für die zur Verfügung stehende Werkstoffpalette deutlich erweitert, andererseits werden durch die bedarfsoptimierte Einstellung vorhandene Potenziale der Werkstoffe erschlossen und durch eine geeignete Beschreibung dem Produktentwickler zugänglich gemacht. Unter "Werkstoffeigenschaften" werden dabei Kenngrößen wie Festigkeit, Steifigkeit, Verschleiß, Temperaturbeständigkeit, chemische Beständigkeit etc. verstanden. Durch die lokale Anpassung der Eigenschaften sollen Zielkonflikte bei der Auslegung von Strukturelementen, die in Form von Stäben, Knoten oder flächig vorliegen, gelöst werden. So sollen beispielsweise Elemente realisierbar sein, die örtlich definierte Festigkeit und Härte mit daraus verbundener reduzierter Duktilität aufweisen, in benachbarten Bereichen hingegen im Bedarfsfall eine gute Duktilität bei reduzierter, ausreichender Festigkeit besitzen.
Sollen Werkstoffeigenschaften lokal eingestellt werden, so hat das unmittelbaren Einfluss auf die Gestaltung und Fertigung der Bauteile. Im Mittelpunkt der geplanten Forschungsarbeiten steht deshalb die durchgängige Untersuchung des gesamten Entwicklungs- und Fertigungsprozesses von hochfesten Strukturen mit gradierten Eigenschaften, angefangen bei den werkstoffkundlichen Grundlagenuntersuchungen, über die Entwicklung von Fertigungsverfahren, die konstruktive Auslegung der Strukturen - mit Einbeziehung neuer im Sonderforschungsbereich zu entwickelnder Technologien -, bis hin zur Auslegung von Produktionsketten. Wegen der hohen Anforderungen an die Fertigung und Belastbarkeit derartiger Bauteile werden auch Fragen der Qualitätssicherung und Lebensdauerabschätzung einbezogen.

• DFG-Verfahren: Sonderforschungsbereiche

Abgeschlossene Projekte

• A01 - Lokale Verfestigung von Blechbauteilen durch Erzeugung von Martensit (Teilprojektleiter Behrens, Bernd-Arno ;  Hübner, Sven )
• A02 - Nutzung des Alterungseffekts zur lokalen Eigenschaftsänderung von Mehrphasenstählen (Teilprojektleiter Palkowski, Heinz )
• A03 - Herstellung maßgeschneiderter hochfester, hybrider Sandwichstrukturen (Teilprojektleiter Palkowski, Heinz )
• A04 - Ausgeschäumte, profilgewalzte geschlossene Profile (Teilprojektleiter Bach, Friedrich-Wilhelm ;  Bormann, Dirk )
• B01 - Lokale Effekte von Schweißnähten bei laserbasierten Fügekonzepten für hochfeste lastübertragende Strukturmodule (Teilprojektleiter Kracht, Dietmar ;  Wesling, Volker )
• B02 - Herstellung komplexer partiell verstärkter Verbindungselemente durch Massivumformung mit überlagertem hydrostatischen Druck (Teilprojektleiter Behrens, Bernd-Arno )
• B03 - Entwicklung kombinierter Fertigungstechnologien für hochfeste Strukturbauteile (Teilprojektleiter Breidenstein, Bernd ;  Denkena, Berend )
• B05 - Werkstoffangepasste Prozessführung bei der schweißtechnischen Verarbeitung lokal verfestigter Werkstoffe zur Herstellung von Knoten und Strukturen (Teilprojektleiter Wesling, Volker )
• C01 - Optische 3D Vermessung und Bewertung mit lokal angepasster Auflösung (Teilprojektleiter Denkena, Berend )
• C02 - Lebensdauerberechnungskonzepte für Strukturen mit inhomogenen Festigkeitseigenschaften (Teilprojektleiter Esderts, Alfons )
• C03 - Wärmearmes Fügen - Fertigung und Schwingfestigkeit gelöteter lokal verfestigter Strukturen (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Esderts, Alfons ;  Masendorf, Rainer ;  Schram, Antonia ;  Wesling, Volker )
• C04 - Einstellung gradierter Werkstoffeigenschaften und Qualitätssicherung hochfester 3D-NVEB-Schweißverbindungen (Teilprojektleiter Bach, Friedrich-Wilhelm ;  Reimche, Wilfried )
• C07 - Konstruktionssystematik zur Entwicklung hochfester, lokal angepasster Strukturen mit Hilfe des Finite Elemente Design (FED) (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Lohrengel, Armin ;  Schram, Antonia ;  Schäfer, Günter )
• T01 - Umformtechnische Strukturierung von Blechbauteilen zur lokalen Verstärkung (Teilprojektleiter Behrens, Bernd-Arno ;  Hübner, Sven )
• Z - Zentrale Aufgaben des Sonderforschungsbereichs (Teilprojektleiter Palkowski, Heinz )

• Antragstellende Institution: Technische Universität Clausthal
• Beteiligte Institution: Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH)
• Beteiligte Hochschule: Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover
• Sprecher: Professor Dr.-Ing. Heinz Palkowski