Auf dem Gebiet der monolithischen Werkstoffe befassen sich die Forschungsprojekte des IFU mit der Entwicklung neuartiger Prozessrouten sowie innovativer Werkzeugkonzepte für die Formgebung im teilflüssigen Zustand. Behandelt wird hierbei u. a. die Ermittlung optimaler Erwärmungs- und Formgebungsparameter für schwer umformbare, hochfeste Werkstoffe und die damit einhergehende Einstellung eines definierten, homogenen Fest-/Flüssigphasenanteils. Insgesamt wird eine Erhöhung der Prozesssicherheit durch eine vereinfachte Prozesstechnik in Verbindung mit einer frühzeitigen simulativen Auslegung angestrebt. Des Weiteren sollen die Möglichkeiten des Verfahrens zur Verringerung des Materialverlustes, zur Reduktion von Prozessschritten und zur Wiederverwertung von Sekundärwerkstoffen herausgestellt werden, um dadurch dessen Akzeptanz bei potentiellen industriellen Anwendern zu erhöhen.
Links: Vorbereitendes Spannen der Fasern; Rechts: CT-Aufnahme des Kraftumlenkelements "Hebel" mit integriertem sensorischen Element
Dieses Forschungsvorhaben befindet sich bereits in der zweiten Förderperiode und befasst sich mit der die Generierung intelligenter hybrider Kraftumlenk- bzw. Krafteinleitelemente (HIKE), welche aus der definierten Kombination unterschiedlicher Werkstoffe bzw. Werkstoffklassen im Sinne verstärkter Leichtmetallmatrizes bestehen. Die Forschungsergebnisse sollen dazu beitragen, konstruktions- und prozesstechnische Richtlinien für die Integration von Charakterisierungs- bzw. Verstärkungskomponenten in eine Leichtmetallmatrix durch die Formgebung im teilflüssigen Materialzustand zu entwickeln. Während im Rahmen der ersten Förderphase ein kohlenstofffaserverstärkter Hebel mit integrierten Sensorund Strukturelementen hergestellt wurde, sollen im Zuge der zweiten Förderphase inhärente, aktorisch initiierbare Elemente (z.B. adaptive Lagerpunkte) integriert werden, welche möglichst zu einer reversiblen Eigenschaftsmodifikation des Bauteils führen. Außerdem sollen weitere hochfeste Verstärkungskomponenten bezüglich deren Eignung zur Einbringung in HIKE untersucht werden.
Laufzeit: 01.2014 - 12.2017
Unterschiedliche Gefügeausbildung nach der Semi-Solid-Formgebung einer Kegelradgeometrie in Abhängigkeit des Fließweges (A: Kernbereich; B: Flanschbereich; C: Zahnflanken)
Dieses Forschungsprojekt wird in Kooperation mit dem Institut für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen (ISW) bearbeitet und beschäftigt sich mit der induktiven Erwärmung und anschließender Formgebung von Titanlegierungen im teilflüssigen Materialzustand. In der ersten Förderperiode wurde die grundlegende Übertragbarkeit von Forschungsergebnissen auf dem Gebiet der Erwärmung von Aluminiumlegierungen auf die von hochschmelzenden Titanlegierungen am Beispiel der α-β-Titanlegierung TiAl6V4 untersucht. Dabei konnte gezeigt werden, dass das gemeinsam mit dem ISW entwickelte berührungslose Messsystem an die Titanlegierung angepasst werden konnte, wodurch eine reproduzierbare Erwärmung auf ein zuvor definiertes Fest-/ Flüssigphasenverhältnis erfolgen kann. Dieses Messsystem beruht auf dem sich ändernden inneren Widerstand des Werkstoffs über der Temperatur und ist somit deutlich robuster im Vergleich zu einer Temperaturmessung mit Pyrometern oder Thermoelementen. Die hohen Temperaturen von über 1600 °C während der Formgebung stellen eine erhöhte Belastung für die Werkzeugwerkstoffe dar. Daher werden hochwarmfeste Werkstoffe wie z. B. Nickel-Basislegierungen und darauf applizierte Verschleißschutzschichten auf deren Eignung untersucht. In der laufenden zweiten Förderperiode konzentrieren sich die Untersuchungen aktuell auf die Optimierung des Formgebungsprozesses sowie die Entwicklung von geeigneten Wärmebehandlungsmethoden zur Einstellung eines homogenen, möglichst feinkörnigen Materialgefüges im Anschluss an den Formgebungsprozess.
Laufzeit: 11.2011 - 05.2016