Hybride Interaktionsmechanismen während und nach dem Thixo-Schmieden von Multimaterialsystemen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Mathias Liewald
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 313885700

In Zeiten steigender Energie- und Rohstoffpreise stellt die Effizienzsteigerung einen wesentlichen Technologietreiber für die Weiter- und Neuentwicklung von Fertigungsverfahren für metallische Werkstoffe dar. Ein effektiver Beitrag der Fertigungstechnik zur Energieeinsparung und Ressourcenschonung liegt dabei in der Gewichtsminimierung durch die Herstellung von lokal optimierten und belastungsgerecht ausgelegten Hybridbauteilen für den Fahrzeug- und Maschinenbau.Die Zielsetzung dieses Forschungsvorhabens besteht in der Verfahrensentwicklung für das Thixo-Schmieden von metallischen Hybridbauteilen mit stoffschlüssigen Metall-Metall-Verbindungen. Einen wesentlichen Forschungsinhalt bildet dabei die Charakterisierung der intermetallischen Phasen, die sowohl während als auch nach dem Thixo-Schmiedeprozess zwischen den unterschiedlichen Werkstoffen entstehen. In der ersten Förderperiode stand diesbezüglich die Entwicklung zweier Prozessrouten sowie die gezielte Auslegung der zu erzeugenden metallischen Verbindungen unter Berücksichtigung der auftretenden Interaktionsmechanismen in den Vereinigungs- bzw. Übergangszonen der unterschiedlichen Werkstoffe im Vordergrund. Während hierfür zunächst einfache Scheibenbauteile im Rahmen der realen Formgebungsversuche erzeugt wurden, soll in der nun beantragten zweiten Förderperiode eine nicht rotationssymmetrische Bauteilgeometrie mit komplexeren Fließwegen umgesetzt werden, um ein tieferes Verständnis hinsichtlich des Fließverhaltens bei der gleichzeitigen Formgebung zweier unterschiedlicher teilflüssiger Metalllegierungen zu erlangen. Darüber hinaus sollen Defizite, die in der ersten Förderphase bei der simulativen Darstellung des Thixo-Schmiedens von hybriden Rohteilen auftraten, behoben werden. Im Einzelnen werden im Rahmen der zweiten Förderperiode folgende wissenschaftliche Zielsetzungen verfolgt:- Untersuchungen zur gemeinsamen Formgebung von gradierten Rohteilen mittels Thixo-Schmieden unter Berücksichtigung komplexer Fließwege und Modellierung des Werkstoffflusses mittels FEM-Simulation- Entwicklung eines numerischen Modells für die FEM-Simulation zur Beschreibung der thixotropen Materialeigenschaften durch Fließkurven von unterschiedlichen teilflüssigen Metallwerkstoffen- Untersuchungen zum stofflichen Übergang zwischen den unterschiedlichen Werkstoffen während der Erwärmung und nach dem Formgebungsvorgang- Ermittlung der Gebrauchseigenschaften der hybriden Bauteile und insbesondere der mechanischen Eigenschaften der erzeugten Vereinigungszonen- Transfer der bislang erlangten Erkenntnisse auf hybride Rohteile aus Werkstoffen mit deutlich abweichenden Schmelzpunkten (Temperaturunterschied > 100 K)

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen