Beschreibung und Beeinflussung der Umformzone beim rotationsgestützten Strangpressprozess (Friction Extrusion Process) durch systematisches Werkzeugdesign

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Noomane Ben Khalifa; Professor Dr.-Ing. Benjamin Klusemann
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 568467226

Das beantragte Forschungsvorhaben behandelt die Prozessführung von rotationsgestützten Strangpressprozessen wie dem Friction Extrusion Process (FEP; Reibextrudieren). Bei der Herstellung von Halbzeugen ist für die Weiterverarbeitung eine eingestellte definierte Mikrostruktur ein notwendiger Ausgangszustand, um Prozessparameter für das Endprodukt bestimmen zu können und die Anforderungen an die Eigenschaften des Werkstoffes zu erfüllen. Bei Massivumformprozessen wie dem Strangpressen sind für verschiedene Werkstoffe (insbesondere bei Aluminiumlegierungen) jedoch immer eine Anisotropie der mechanischen Eigenschaften feststellbar. Diese in den produzierten Halbzeugen durch den gerichteten Umformprozess entstehende Inhomogenität ist in ihrer Ausprägung legierungs- und geometrieabhängig. Beim Strangpressen lassen sich durch verschiedene Prozessführungsstrategien und Umformparameter sowie über Legierungsentwicklung die Mikrostruktur und die (In)Homogenität des Werkstoffes beeinflussen. Über rotationsgestützte innovative Prozesse wie dem FEP können zudem durch reibungsinduzierte Scherbeanspruchungen homogenere und feinkörnigere Gefüge hergestellt werden. Diese feinkörnigen Mikrostrukturen, z.B. in Aluminiumwerkstoffen, zeichnen sich durch eine höhere Festigkeit sowie eine verbesserte Duktilität aus, welche gerade für die Auslegung eines Umformprozesses wichtige Faktoren sind.Das hier beantragte Forschungsvorhaben setzt die Zustandsgrößen in der Umformzone, insbesondere durch die Prozessführung und ein systematisches Werkzeugdesign sowie einen Vergleich der Strangpress- und FEP-Technik in den Fokus und dient daher der Erforschung und Optimierung der Prozesstechnik. Dabei soll ein umfassendes Verständnis der Umformzone und der Umformmechanismen erlangt werden, um die Prozessmerkmale zu definieren und gezielt einstellen zu können. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, über eine Mikrostruktur-Prozessparameter-Beziehung Halbzeuge wie beispielsweise Drähte für die Medizintechnik, für weiterführende Umformprozesse oder als Basismaterial für die additive Fertigung von Leichtbaukomponenten gezielt nach deren geforderten Eigenschaftsprofilen zu erzeugen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen