Inverse Optimierung der Prozesskette Druckgießen-Richten unter Berücksichtigung von Unsicherheiten

• Antragsteller: Dr.-Ing. Christoph Hartmann; Professor Dr.-Ing. Philipp Lechner; Professor Dr.-Ing. Wolfram Volk
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 558559575

Die Herstellung von Aluminium-Strukturbauteilen mittels Druckgießens hat sich insbesondere in der Fahrzeugproduktion in vergangenen Jahren etabliert und erfährt im Kontext von Mega- und Gigacasting aktuell weiter steigende Nachfrage. Um die Materialeigenschaften der Strukturbauteile, wie Festigkeit gezielt einzustellen, durchläuft das Werkstück anschließend eine Wärmebehandlung. Unterschiedliche Einflussgrößen in diesen Arbeitsschritten wirken sich auf den Eigenspannungszustand der Bauteile sowie schließlich deren Verzug aus. Da neben den mechanischen Eigenschaften die geometrischen Anforderungen an Strukturbauteile entscheidend sind, wird der geometrische Verzug in einem Richtvorgang korrigiert. Anschließend folgt ggf. die mechanische Fertigbearbeitung. Das Ziel der Projektphase I dieses Forschungsvorhabens ist es, die Prozesskette Druckgießen und Richten invers lösbar zu modellieren und hierbei Unsicherheiten berücksichtigen zu können. Dies soll anhand einer skalierten Prozesskette für Strukturbauteile erarbeitet und validiert werden. Die zu erarbeitenden inversen Solver, ermöglichen eine Optimierung der unterschiedlichen Prozessschritte ausgehend vom Endprodukt, d.h. ausgehend vom Anforderungsprofil des Strukturbauteils. Ein wesentliches Ziel ist dabei die Rückwärtspropagierung von Unsicherheiten, wodurch auch die Robustheit der Prozesskette betrachtet werden kann. Ziel der Prozesskettenoptimierung ist es, die stochastischen Anteile des Verzugs auf ein Minimum zu reduzieren und damit nur eine deterministische Richtstufe einsetzen zu können. Die aufgebauten invers lösbaren Modellierungsansätze sollen es demnach nicht nur ermöglichen, die Prozesskette bzgl. der mechanischen Eigenschaften und der geometrischen Genauigkeit zu optimieren, sondern auch die Möglichkeit bieten die Gesamtprozesszeit je Bauteil sowie die Robustheit der Prozesskette in die Optimierung mit einzubeziehen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2476: Prozessübergreifende Modellierung in der Produktionstechnik
• Mitverantwortlich: Dr.-Ing. Joel Schukraft