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SFB 1153:  Prozesskette zur Herstellung hybrider Hochleistungsbauteile durch Tailored Forming

Fachliche Zuordnung Maschinenbau und Produktionstechnik
Materialwissenschaft und Werkstofftechnik
Förderung Förderung seit 2015
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 252662854
 
Der Sonderforschungsbereich (SFB) 1153 setzt sich zum Ziel, die Potentiale für hybride Massivbauteile auf Basis einer neuartigen Prozesskette zu erschließen und die dafür notwendigen fertigungstechnischen Verfahren zu entwickeln. Im Gegensatz zu bestehenden Herstellungs- und Fertigungsprozessen von hybriden Massivbauteilen, bei denen der Fügeprozess erst während der Umformung oder am Ende der Fertigungskette erfolgt, werden im SFB maßgeschneiderte Halbzeuge verwendet, die vor dem Formgebungsprozess gefügt werden. Auf diese Weise lassen sich Bauteile fertigen, die den geforderten Anforderungsprofilen der unterschiedlichen Struktur- und Funktionsbereiche im Bauteil besser entsprechen als Bauteile aus Monowerkstoffen. Durch die Kombination unterschiedlicher Werkstoffe innerhalb eines Bauteils können bei gleicher oder verbesserter Leistungsfähigkeit entweder das Bauteilgewicht oder die Kosten des Bauteils reduziert werden. Durch die einfache Geometrie der vorgefügten Halbzeuge werden die Handhabung sowie die prozesssichere Herstellung einer stoffschlüssigen Fügezone erleichtert. Der gezielt gesteuerte Werkstofffluss während der anschließenden Umformung ermöglicht zudem die Beeinflussung der resultierenden Fügezonengeometrie, was mit konventionellen Fügeverfahren aktuell nicht realisierbar ist. Durch die thermomechanische Beeinflussung während der Umformung kann außerdem eine Verbesserung der Fügezonenqualität erzielt werden. Der innovative Ansatz des SFB 1153 beinhaltet eine ganzheitliche Betrachtung des Fertigungs- und Entwicklungsprozesses vom Halbzeug bis zum einsatzfähigen Bauteil unter Erstellung von hierfür notwendigen Verfahrensrichtlinien und der Ableitung spezifischer Gesetzmäßigkeiten. Der Technologiereifegrad der bisher entwickelten Prozesse soll in der dritten Förderperiode weiter gesteigert werden. Hierfür wird u. a. die Robustheit der Einzel- sowie der Gesamtprozesskette erhöht und die Charakterisierungsmöglichkeiten und Modellierungsansätze erweitert. Die physische und digitale Zusammenführung der dezentral entwickelten Prozesse erlaubt es die Robustheit der gesamten Prozesskette in Serienschmiedeuntersuchungen zu überprüfen. Gleichzeitig ermöglicht die Integration zusätzlicher Messtechnik sowie die konsequente Erfassung und Bereitstellung relevanter Prozessdaten die Ableitung von Steuer- und Regelalgorithmen über die einzelnen Prozessschritte hinaus, wodurch der Prozessparameterraum zur Herstellung hybrider Hochleistungsbauteile reproduzierbar vergrößert werden kann. Um die entwickelten Innovationen perspektivisch in die industrielle Anwendung transferieren zu können, bedarf es zusätzlich Bewertungsmöglichkeiten zur Beurteilung des wirtschaftlichen und ökologischen Mehrwerts der entwickelten Technologie. Hierfür werden ökologische Einflussgrößen in bestehenden ökonomischen Bewertungsansätzen berücksichtigt, die gemeinsam mit den technologischen Erweiterungen das Gesamtpotential der neuen Technologie belegen.
DFG-Verfahren Sonderforschungsbereiche

Laufende Projekte

Abgeschlossene Projekte

Beteiligte Hochschule Universität Paderborn
 
 

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