TRR 188:
Schädigungskontrollierte Umformprozesse
Fachliche Zuordnung
Maschinenbau und Produktionstechnik
Bauwesen und Architektur
Materialwissenschaft und Werkstofftechnik
Förderung
Förderung seit 2017
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 278868966
Im Auslegungs- und Fertigungsprozess umgeformter Komponenten werden schon heute die Änderungen wichtiger physikalischer und technischer Eigenschaften des Werkstoffs durch den Herstellungsprozess berücksichtigt und diese Eigenschaften gezielt eingestellt. Dies trifft z. B. auf die Festigkeit und die Eigenspannungen zu. Die Schädigung, d. h. insbesondere der Prozess der Entstehung und Entwicklung von Poren, wird im Allgemeinen hingegen nur unter dem Aspekt des Bauteilversagens durch Risse betrachtet. Der vom TRR 188 propagierte Paradigmenwechsel, die Berücksichtigung der Schädigung bereits im Auslegungs- und Fertigungsprozess umformtechnischer Bauteile zu nutzen, bietet große Potenziale, Bauteile mit höherer Leistungsfähigkeit (etwa hinsichtlich der Ermüdungsfestigkeit oder der Steifigkeit, bezogen auf die Bauteilmasse) zu realisieren. Um dieses Ziel zu erreichen und z. B. für den Leichtbau nutzbar zu machen, kooperiert im TRR 188 ein interdisziplinäres Konsortium aus den Bereichen Umformtechnik, Materialwissenschaften und Werkstoffprüftechnik sowie Mechanik. Es werden neue Methoden und Technologien zur Kontrolle und Vorhersage sowohl der Schädigung als auch der fertigungsspezifischen Bauteileigenschaften unter Berücksichtigung metallphysikalischer und plastomechanischer Zusammenhänge untersucht und entwickelt.In der ersten Förderperiode wurde an einfachen Geometrien und Prozessen u. a. gezeigt, dass die Ausheilung von Gussporen quantitativ modellierbar und durch den Prozess beeinflussbar ist. Auch konnte die Schädigung in der Kaltmassivumformung im Prozess kontrolliert und die positiven Auswirkungen der reduzierten Schädigung auf die Leistungsfähigkeit eindeutig nachgewiesen werden. Die Entstehung neuer Schädigung in der Blechumformung konnte durch neuartige Methoden deutlich reduziert werden. Diese technisch nutzbaren Ergebnisse waren nur durch die gleichzeitige Entwicklung neuer, effizienter Methoden zur Schädigungscharakterisierung und neuer, regularisierter Materialmodelle möglich. In der zweiten Förderperiode rücken komplexe Bauteilgeometrien und Prozessfolgen in den Vordergrund. Der Fokus der Modellierung liegt auf Modellen, die quantitativ-akkurat die Porenflächenanteile und deren Einfluss auf die Leistungsfähigkeit der Bauteile, etwa Kerbschlagarbeit und Ermüdungsverhalten, vorhersagen. Außerdem werden die Wechselwirkungen der Schädigungsmechanismen mit den Mechanismen der Gefügeentwicklung in der Warmumformung (z. B. der Rekristallisation) und deren Einfluss auf die Leistungsfähigkeit warmumgeformter Bauteile untersucht. Ziele der dritten Förderperiode sind die experimentelle und simulative Betrachtung und Optimierung der Leistungsfähigkeit der Produkte entlang der gesamten Prozesskette für komplexe Umformprozesse. Die Umsetzung des skizzierten Paradigmenwechsels trägt in vielfältiger Weise zur Ressourceneffizienz bei, indem z. B. Sicherheitsfaktoren durch die optimale Verteilung der Schädigung in Bauteilen reduziert werden können.
DFG-Verfahren
Transregios
Laufende Projekte
-
A02 - Beeinflussung der Schädigungsentwicklung beim Kaltfließpressen
(Teilprojektleiter
Tekkaya, A. Erman
)
-
A04 - Entwicklung und Ausheilung von Schädigung bei der Blechherstellung von Stahlwerkstoffen durch Flachwalzen
(Teilprojektleiter
Hirt, Gerhard
;
Münstermann, Sebastian
)
-
A05 - Schädigung bei der Biegeumformung blechbasierter Leichtbauprofile
(Teilprojektleiter
Tekkaya, A. Erman
)
-
A06 - Schädigungsbeeinflussung beim Tiefziehen und Tiefen
(Teilprojektleiter
Bergs, Thomas
;
Klocke, Fritz
;
Mattfeld, Patrick
)
-
A07 - Schädigungskontrolle durch optimierte Geometrie- und Prozessauslegung bei der Warmumformung eines Gesenkschmiedebauteils
(Teilprojektleiter
Bailly, David
;
Hirt, Gerhard
)
-
A08 - Thermo-mechanisch geführte Einstellung von Mikrostrukturen zur Schädigungskontrolle in der Kaltumformung
(Teilprojektleiter
Hirt, Gerhard
;
Lohmar, Johannes
;
Münstermann, Sebastian
;
Springer, Hauke
)
-
B01 - Messtechnische Erfassung und Vorhersage der Interaktion von duktiler und zyklischer Schädigung auf Makroebene
(Teilprojektleiter
Menzel, Andreas
;
Walther, Frank
)
-
B02 - Mechanismen und Statistik verformungsinduzierter Schädigung in Abhängigkeit von Lastpfad und Mikrostruktur
(Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter
Al-Samman, Talal
;
Korte-Kerzel, Ph.D., Sandra
)
-
B03 - Ortsaufgelöste Charakterisierung von Schädigungsinitiierung und -wachstum auf der Mikroebene
(Teilprojektleiter
Dehm, Gerhard
;
Kirchlechner, Christoph
;
Ponge, Dirk
)
-
B04 - Skalenübergreifende elektronenmikroskopische Charakterisierung von Verfestigungs- und Schädigungsmechanismen
(Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter
Aretz, Anke
;
Schwedt, Alexander
)
-
B05 - Generische Beschreibung von Schädigung und Mikrostruktur für schädigungstolerantes Werkstoffdesign
(Teilprojektleiter
Münstermann, Sebastian
)
-
B06 - Kombinatorische Entwicklung schädigungstoleranter Mikrostrukturen von Dualphasen-Stahl
(Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter
Sandlöbes-Haut, Stefanie
;
Springer, Hauke
)
-
C01 - Thermomechanisch gekoppeltes Schädigungsmodell für Betriebsbelastung – Vorhersage der Betriebsdauer umgeformter Bauteile
(Teilprojektleiter
Kurzeja, Patrick
;
Mosler, Jörn
;
Walther, Frank
)
-
C02 - Makroskopische Modellierung von Schädigungsentwicklung bei Umformprozessen
(Teilprojektleiter
Menzel, Andreas
)
-
C04 - Mikromechanische Modellierung von Schädigung in Polykristallen mittels erweiterter Kristallplastizität
(Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter
Klinge, Sandra
;
Mosler, Jörn
)
-
C05 - Sensitivität und Optimierung der Schädigung bei Umformprozessen
(Teilprojektleiter
Barthold, Franz-Joseph
)
-
S01 - Wissenschaftliches Serviceprojekt – Modellintegration für die Prozesssimulation
(Teilprojektleiter
Clausmeyer, Till
;
Kaiser, Tobias
;
Ostwald, Richard
)
-
T01 - Schädigungsuntersuchung bei der Herstellung von Antriebswellen mittels Radial- und Axialumformung
(Teilprojektleiter
Tekkaya, A. Erman
)
-
T02 - Anwendung von künstlicher Intelligenz im Rasterelektronenmikroskop für beschleunigte hochauflösende in-situ-Prüfung
(Teilprojektleiterin
Korte-Kerzel, Ph.D., Sandra
)
-
T03 - Untersuchung der Schädigungsentwicklung in Warmumformprozessketten am Beispiel des Ringwalzens
(Teilprojektleiter
Bailly, David
;
Hirt, Gerhard
)
-
Z - Zentrale Aufgaben des SFB/Transregios
(Teilprojektleiter
Hirt, Gerhard
;
Tekkaya, A. Erman
)
Abgeschlossene Projekte