Koordinationsfonds

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Markus Bambach
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren ; Automatisierungstechnik, Mechatronik, Regelungssysteme, Intelligente Technische Systeme, Robotik ; Mechanik ; Messsysteme ; Metallurgische, thermische und thermomechanische Behandlung von Werkstoffen
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 424334216

Die Produktion zuverlässiger, hochbeanspruchbarer metallischer Komponenten ist von zentraler Bedeutung für die Energie- und Verkehrstechnik, den Maschinen- und Anlagenbau und die Infrastruktur. Bauteile, bei denen es auf eine hohe Zuverlässigkeit und Lebensdauer ankommt, erfordern häufig eine umformtechnische Herstellung. So bilden geschmiedete Hochleistungskomponenten die Grundlage technischer Innovationen in der Energie- und Verkehrstechnik. Umgeformte Blechbauteile vereinen Leichtbau, Crashsicherheit und Recyclierbarkeit im Fahrzeugbau. Umformprozesse stellen jedoch hinsichtlich der Produkteigenschaften überwiegend gesteuerte Prozesse dar, d. h. im Umformprozess findet keine Messung der eigenschaftsbestimmenden Mikrostruktur und keine Rückkopplung auf die Stellgrößen des Prozesses statt. Damit sind zahlreiche Nachteile verbunden. Wenn Umformprozesse sich nicht auf Schwankungen im Prozess und in den Werkstückeigenschaften einstellen können, müssen lange Entwicklungsphasen für neue Werkstoffe und Produkte, eine aufwändige Nachbearbeitung sowie die Produktion von Ausschuss in Kauf genommen werden. Zunehmende Anforderungen an die Ressourceneffizienz und Nachhaltigkeit erfordern die Vermeidung von Ausschuss und verstärken den Bedarf nach eigenschaftsgeregelten Umformprozessen, bei denen Produktgestalt und -eigenschaften trotz unvermeidbarer Schwankungen innerhalb vorgegebener Toleranzen eingestellt werden. Die Herausforderungen für die Entwicklung eigenschaftsgeregelter Umformprozesse resultieren daraus, dass die Wirkung des Werkzeugs auf das Werkstück hochgradig nichtlinear sowie zeitlich und örtlich verteilt ist. Für eine Eigenschaftsregelung müssen Umformprozesse somit als örtlich verteilte und zeitlich veränderliche Systeme verstanden und auf ihre Regelbarkeit hin untersucht werden. Mit dem Schwerpunktprogramm 2183 sollen die wissenschaftlichen Grundlagen eigenschaftsgeregelter Umformprozesse in enger interdisziplinärer Zusammenarbeit zwischen Umform-, Werkstoff-, Mess- und Regelungstechnik gelegt werden. Für die Umformtechnik entsteht aus der Kooperation mit der Regelungstechnik die Möglichkeit, regelbare Umformsysteme methodenbasiert auszulegen und die für die Eigenschaftsregelung notwendigen Sensoren und Aktoren im Systemdesign zu berücksichtigen. Da die Mikrostruktur zu keinem Zeitpunkt der Umformung im gesamten Werkstück erfasst werden kann, müssen Werkstoff- und Messtechnik robuste Messsysteme und Softsenoren entwickeln, die bei dynamischen Messungen zuverlässig den mikrostrukturellen Zustand aus messbaren Größen schätzen. Aus der Zusammenarbeit wird ein grundlegender Erkenntnisgewinn über die Gestaltung resilienter, mikrostruktur- und eigenschaftsgeregelter Umformprozesse erwartet.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2183: Eigenschaftsgeregelte Umformprozesse