Charakterisierung und Modellierung des mehrachsigen Werkstoffverhaltens zur Auslegung einer Kaliberwalztechnologie für hexagonale Werkstoffe am Beispiel der Magnesiumlegierung ZAX210

• Antragstellerin: Dr.-Ing. Madlen Ullmann
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 568606849

Das Ziel des beantragten Forschungsprojektes ist es, die werkstoff- und prozesstechnologischen Grundlagen zur Entwicklung einer Technologie zur Herstellung von Drahterzeugnissen hexagonaler Werkstoffe am Beispiel einer Magnesiumlegierung mittels Kaliberwalzen zu gewinnen. Dazu besteht ein Forschungsbedarf zum Verständnis des Umformverhaltens unter komplexer, mehrachsiger Beanspruchung. Aus dem ein- und mehrachsigem Umformverhalten sollen vorhandene Modellansätze genutzt bzw. erweitert werden, welche das Stofffluss- und Umformverhalten in Abhängigkeit von der Temperatur, der Umformgeschwindigkeit und vom Spannungszustand beschreiben. Abschließend soll eine Erprobung und Validierung durchgeführt werden. Für die hier beantragte erste Projektphase soll sich auf das Material- und Mechanismenverständnis während der Umformung fokussiert werden, wofür Laborversuche sowie das Walzen von einem Stich (Einstichverfahren) verwendet wird. Es sollen einerseits die wissenschaftlichen Fragestellungen zu den ablaufenden Mechanismen aufgeklärt werden (mechanistisches Verständnis) und andererseits auf Basis des erlangten fundierten Grundlagenwissens Erkenntnisse zur gezielten Technologie- bzw. Gefüge-/Ei-genschaftsmodifikation (prozessorientiertes Verständnis) generiert werden. Im Rahmen des hier beantragten Projektes werden alle Untersuchungen anhand der Mg-Legierung ZAX210 durchgeführt. Im Vergleich zur AZ31 zeigte diese bei der Bandherstellung bessere Umformeigenschaften, die nun auch für die Drahtherstellung nutzbar gemacht werden sollen. Eine Übertragung des Wissens auf andere Magnesiumlegierungen und andere hexagonale Werkstoffe (Titan- und Zirkonlegierungen) ist in der zweiten Projektphase geplant. Die in der ersten Modellphase evaluierten Modelle für das Stofffluss- und Umformverhalten werden für weitere Werkstoffsysteme adaptiert. Weiterhin ist eine tiefergehende Technologieanalyse zum materialorientierten Kaliberwalzen in mehreren Walzstichen durchzuführen. Dabei werden die die geschaffenen Modelle hinsichtlich weiterer Größen erweitert (z.B. statische/metadynamische Entfestigungsmechanismen für weitere Walzstiche und Wärmebehandlungen) und für verschiedene prozesstechnologische Größen (Höhenabnahme, Walzspalt, Kaliberwahl und -design, …) evaluiert. Ziel des Folgeantrages ist es, die wissenschaftlich-technologische Erkenntniskette für das Kaliberwalzen von hexagonalen Werkstoffen am Beispiel der Magnesiumlegierung ZAX210 zu schließen und die Übertragbarkeit der Erkenntnisse auf andere hexagonale Werkstoffe darzustellen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr.-Ing. Ulrich Prahl