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Ermittlung und Erweiterung der Einsatzgrenzen bei der umformtechnischen Wiederverwertung von Aluminiumspänen

Laufzeit: 2016 bis 2019 Projektpartner: Institut für Spanende Fertigung Fördergeber: Deutsche Forschungsgesellschaft (DFG)
AlSpaene1 AlSpaene2
Quelle: IUL

Das direkte Strangpressen von Metallspänen bietet gegenüber dem konventionellen Wiedereinschmelzen der Späne eine erhebliche Verbesserung der Ökobilanz. Auf Basis vorangehender Forschung im Bereich des Verpressens unterschiedlicher Spanformen, wird der Fokus auf die Zusammenhänge zwischen Prozessparametern und Produkteigenschaften im Sinne einer qualitativen und quantitativen Beschreibung der Werkstoff- und Bauteileigenschaften gelegt. Dabei sollen die Potentiale des Verfahrens erschlossen und die erzeugten Werkstoffeigenschaften hinsichtlich Ermüdung und Lebensdauer sowie Korrosion bewertet werden. Als Probenmaterial wird die Aluminiumlegierung EN AW-6060 in diesem Projekt verwendet.

 


 

Mikrostruktur- und mechanismenkorrelierte Charakterisierung des Korrosionsermüdungsverhaltens der kriechfesten Magnesiumlegierungen DieMag422 und AE42

Laufzeit: 2014 bis 2018     Fördergeber: Deutsche Forschungsgesellschaft (DFG)
MG-Korrosion

Magnesiumlegierungen bieten aufgrund ihrer guten spezifischen Festigkeiten ein großes Leichtbaupotential. Der Einsatz in Leichtbauanwendungen ist jedoch durch ihre geringe Korrosionsbeständigkeit limitiert, die sich wiederum negativ auf die Ermüdungsfestigkeit auswirkt. Im Projekt werden Magnesiumlegierungen unter gleichzeitiger korrosiver und zyklischer Belastung experimentell untersucht, um die Wechselwirkungen zwischen Korrosions- und Ermüdungsverhalten modellbasiert zu beschreiben. Der Fokus liegt auf warmfesten Magnesiumlegierungen des Automobilbaus, deren potentielles Anwendungsgebiet eine kombinierte Korrosionsermüdungsbelastung mit sich bringt.

 


 

Untersuchung der Ermüdungsbeständigkeit von laseradditiv gefertigten Aluminiumlegierungen

Laufzeit: 2013 bis 2018 Projektpartner: Lehrstuhl für Werkstofftechnologie
SaSi_SLM_1SaSi_SLM_2

Die Kenntnis über das Materialermüdungsverhalten ist eine Grundvoraussetzung für zyklisch beanspruchte Bauteile. Selective Laser Melting (SLM) ist ein innovatives additives Herstellungsverfahren mit großen Vorteilen bei komplexer Geometrie und Sonderanfertigungen. Im Forschungsprojekt wird am Beispiel von häufig in der Automobil- und Luftfahrtindustrie eingesetzten Aluminiumlegierungen, die Anwendbarkeit des SLM-Prozesses für dynamische Applikationen untersucht und die Auswirkungen von SLM-Parametern auf die mechanische Bauteilperformance bewertet. Dazu wird das Ermüdungsverhalten von SLM-Bauteilen experimentell charakterisiert und in ein Konzept zur Verbesserung des Ermüdungsverhaltens überführt.

 


 

Neuartige Prüfsystematik zur Charakterisierung des Korrosions-Ermüdungsverhaltens von Lötverbindungen

Laufzeit: 2015 bis 2018 Projektpartner: Lehrstuhl für Werkstofftechnologie Fördergeber: Deutsche Fördergebergesellschaft (DFG)
Loeten_de

Die Charakterisierung des Ermüdungsverhaltens und die Bestimmung der Lebensdauer von Lötverbindungen ist insbesondere bei überlagerter korrosiver Beanspruchung für viele industrielle Anwendungen von zentraler Bedeutung und eine grundlegende Voraussetzung für den zuverlässigen und wirtschaftlichen Betrieb gelöteter Bauteile. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens soll für die Lötverbunde 1.4301/Ni 620 und 1.4301/Au 827 eine neuartige Prüfsystematik zur Anwendung kommen, um mit reduzierter Probenanzahl detaillierte Kenntnisse zum Ermüdungs- und Lebensdauerverhalten ohne und mit überlagerter Korrosionsbeanspruchung zu erlangen.

 


 

Entwicklung einer lebensdauerüberwachten Leichtbau-Hybridsiebmaschine für den energieeffizienten Einsatz im Hochfrequenz-Bereich

Laufzeit: 2016 bis 2018 Projektpartner: Lehrstuhl für Werkstofftechnik Fördergeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
HFIM-Bilder Siebdruckmaschine

Verbundwerkstoffe bieten angesichts ihres geringen Gewichts bei gleichzeitig hervorragenden mechanischen Eigenschaften ein hohes Leichtbaupotential. Dieses Potential zu nutzen, war jedoch aus wirtschaftlichen Gründen lange Zeit der Luft- und Raumfahrtindustrie vorbehalten. Erst durch sinkende Kosten konnten auch andere Branchen wie z. B. der Siebmaschinenbau von den Vorzügen der Verbundmaterialien profitieren. Im Rahmen dieses ZIM-Projekts werden neuartige Verbindungen zwischen Verbundmaterialien und konventionellen Materialien entwickelt und das Ermüdungsverhalten modellbasiert beschrieben. Ziel ist es dabei einerseits eine leichtere und somit effizientere Siebmaschine herzustellen und andererseits Verbindungen zu entwickeln, die trotz konstanter Schwingbelastung eine hohe Lebenserwartung aufweisen.

 


 

Anwendung der laseradditiven Fertigungstechnologie zur Verarbeitung einer hochfesten Aluminium-Legierung (EN AW-7075) für Luftfahrtanwendungen – ALOHA

Laufzeit: 2015 bis 2017 Konsortium: 2 Hochschulen
2 Industrieunternehmen
Fördergeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
Aloha1 Aloha2

Topografie-optimierte und ressourceneffiziente Leichtbau-Komponenten, die in der Luft- und Raumfahrtindustrie benötigt werden, sind aufgrund komplexer Strukturen durch konventionelle maschinelle Bearbeitung meist nicht kosteneffizient zu realisieren. Additive Herstellungsprozesse bieten die Möglichkeit komplexe kundenspezifische Bauteile aus Pulvermaterialien zu generieren, die die Anforderung erfüllen müssen defektfrei zu sein. Da derzeit keine hochfesten Aluminium-Legierungen verarbeitet werden, ist das Ziel des Projekts die Entwicklung eines additiven Fertigungsverfahrens für die Legierung EN AW-7075, mit dem Anspruch hohe Bauteilqualitäten zu erreichen. Zu diesem Zweck wird eine effiziente Prüfmethodik (RAPID-SLM) entwickelt, um die Ermüdungseigenschaften additiv gefertigter Komponenten zuverlässig vorhersagen zu können. Dabei wird der Einfluss der prozessbedingten Defekte und ihrer Verteilung auf die Ermüdungsfestigkeit untersucht und Prozessoptimierungs-Maßnahmen abgeleitet.

 


 

Polyurethan Reaktions-Injektion für strukturelle Composite-Anwendungen – PRISCA

Laufzeit: 2014 bis 2017 Konsortium: 3 Hochschulen
6 Industrieunternehmen
Fördergeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
Prisca Prisca

Composite-Bauteile müssen für den Einsatz in Flugzeugstrukturen eine hohe Schlagzähigkeit und einen halogenfreien Brandschutz aufweisen. Im Rahmen des EU-Kooperationsprojekts PRISCA werden Verfahren und Anlagen entwickelt, um schlagzähe Composite-Bauteile mit neuartiger Polyurethan (PU) -Matrix mittels Resin Transfer Molding (RTM) herzustellen. Dabei gilt es, sowohl monolithische Strukturen wie auch Sandwichbauteile als Demonstratoren herzustellen und prüftechnisch zu charakterisieren. Am WPT wird die zyklische Untersuchung der Laminat- und Sandwichstrukturen durchgeführt. Zur Bewertung des Einflusses der Vielzahl an Herstellungsparametern auf die Ermüdungseigenschaften wird eine ressourcenschonende Kurzzeit-Versuchsmethodik entwickelt.

Projekt-Homepage

 


 

Zerstörungsfreie In-Situ-Überwachung zur Optimierung der Schichtmorphologie bei Plasma-, Lichtbogendraht- und HVOF-basierten Prozessen – OptiMorph

Laufzeit: 2015 bis 2017 Projektpartner: Lehrstuhl für Werkstofftechnik Fördergeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
Thermisches Spritzen Aufgespritzte Schicht

In dem Forschungsprojekt wird das innovative Messsystem der Hochfrequenz-Impuls-Messung in Verbindung mit dem magnetischen Barkhausen-Rauschen zur Detektion, Qualifizierung und Quantifizierung der Inhomogenitäten von Schichten bei thermischen Spritzprozessen eingesetzt. Ziel ist es, mit Hilfe einer Mustererkennung sowohl für das System der Hochfrequenz-Impuls-Messung, als auch für das System des magnetischen Barkhausen-Rauschens eine Analyse thermischer Spritzprozesse und deren Schichten sicherzustellen. Eine derartige Kombination der beiden Techniken zu einem automatisierten Prozess wäre in der Lage, bisherige optische Verfahren zur Prozessüberwachung thermischer Spritzprozesse zu substituieren und metallografische Analysen deutlich zu reduzieren. Das Messsystem hat das Potenzial für kleine und mittlere Unternehmen (KMU) eine ressourceneffiziente und qualitativ hochwertige Produktion zu gewährleisten.

 


 

Bewertung und Modellierung der Leistungsfähigkeit von Verbindungselementen aus Laubhölzern mit eingeklebten Stäben aus Stahl und Verbundwerkstoffen – TACITUS

Laufzeit: 2015 bis 2017 Konsortium: 2 Hochschulen
1 Fraunhofer-Institut
Fördergeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
Tacitus Tacitus Tacitus

              Quelle: TimberTower

Im Ingenieurholzbau werden seit vielen Jahren eingeklebte Stahlstäbe erfolgreich als Verbindungsmittel genutzt. Dieser Verbindungsansatz eignet sich zur Kraftübertragung, Verstärkung und zusätzlichen Sicherung in Anschlüssen und Stößen und besitzt zahlreiche Vorteile gegenüber mechanischen Verbindungsmitteln. Insbesondere können standardisierte, stoffschlüssige, starre, duktile und ästhetische Knotenpunktanschlüsse realisiert werden, die letztlich zu sehr wirtschaftlichen Konstruktionen führen. Technisches Neuland ist das Einkleben von Stäben aus Stahl und glasfaserverstärkten Kunststoffen (GFK) in Laubhölzer. Zu diesen Verbindungen fehlen noch grundlegende Erkenntnisse zu den einsetzbaren Klebstoffen, zu dem Verhalten des Gesamtsystems aus Stab, Klebstoff und Laubholz unter quasistatischen und zyklischen Beanspruchungen sowie zu geeigneten Methoden der Dimensionierung.

 


 

In-Line-fähige Kombination akustischer, elektrischer und magnetischer Verfahren zur präzisen Überwachung und Qualitätssicherung metallverarbeitender Prozesse – AEM-Process

Laufzeit: 2014 bis 2016 Projektpartner: QASS GmbH Fördergeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
AEM

Im Rahmen dieses Projekts soll ein Sensorsystem für den industriellen Einsatz entwickelt werden, das drei verschiedene Verfahren zur zerstörungsfreien Werkstoffprüfung kombiniert. Ziel ist es, durch die Kopplung von akustischer Emissionsmessung, Wechselstrompotentialsonden-Technik und Barkhausen-Rauschen-Analyse ein integratives Sensorsystem zu entwickeln, welches eine schnelle und präzise Prozessüberwachung und Qualitätskontrolle in metallverarbeitenden Prozessen ermöglicht.

 


 

Multimegawatt aus Offshore-Windenergie – MOEWE

Laufzeit: 2011 bis 2015 Konsortium: 2 Hochschulen
3 Industrieunternehmen
5 Unterauftragnehmer
Fördergeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
MOEWE

Das Projekt „MOEWE“ hat das Ziel schadensrelevante Ereignisse über Mehrkörpersimulationen des gesamten Antriebsstrangs zu identifizieren und in Prüfstandsversuchen zu belegen. Anhand dieser Randbedingungen sollen gezielt schadenstolerante Werkstoffe und Oberflächenbeschichtungen in Zusammenhang mit abgestimmten Schmierstoffkonzepten entwickelt und in Elementar- und Komponentenversuchen bis hin zum Einsatz in Windkraftanlagen validiert werden. Parallel zur Entwicklung und Validierung neuer Lagerwerkstoffe wird ein Condition-Monitoring zur Online- Überwachung entwickelt und kalibriert. Auf Basis dieser Sensorik soll der Schädigungszustand zerstörungsfrei dokumentiert und damit die Möglichkeit der Schadensfrüherkennung gegeben werden.