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Institut für Werkstoffkunde
 
Institut für Werkstoffkunde Forschung
Aktuelle Projekte

Aktuelle Forschungsprojekte des Instituts für Werkstoffkunde

SFB 1368 Sauerstofffreie Produktion

  • Reduktion metallurgisch induzierter Porenbildung beim Lichtbogenschweißen von reinem Kupfer durch XHV-adäquate Bedingungen im Lichtbogenschweißprozess
    Bei der schweißtechnischen Verarbeitung von hochreinen Kupferwerkstoffen führt das Vorhandensein eines minimalen Sauerstoffgehaltes zur Bildung von Poren sowie eines niedrig schmelzenden Cu-Cu2O Eutektikums. Hierdurch werden die Qualität der Schweißung bzw. des additiv gefertigten Werkstücks stark gemindert und das Auftreten von Heißrissen begünstigt. Um dies zu verhindern, wird in diesem Projekt das Lichtbogenschweißen von Kupfer in einer sauerstofffreien Prozessgasatmosphäre untersucht. Perspektivisch soll zudem darauf hingearbeitet werden, durch die thermische Desoxidation der Oberfläche innerhalb der Atmosphäre auch Kupfersorten mit einem höheren Sauerstoffgehalt (bis ca. 500 ppmw) porenfrei zu verarbeiten.
    Jahr: 2024
    Förderung: DFG – SFB 1368 TP B06
    Laufzeit: 01/2024 – 12/2027
  • Stoffschlüssige Grenzflächenübergänge beim thermischen Beschichten mit Lichtbogen- und Plasmaspritzprozessen
    Zur Herstellung besonders hochwertiger Beschichtungen wird in dem Teilprojekt B02 das Lichtbogen- und Plasmaspritzen in XHV-adäquater Argon- oder Stickstoffatmosphäre erforscht. Als notwendige Oberflächenvorbehandlung für den Spritzprozess sind Möglichkeiten zur Desoxidation der Substratoberfläche durch Integration des Korundstrahlens in die XHV-adäquate Atmosphäre der Prozesskammer zu untersuchen und zu entwickeln. Die in die Schichtbaustelle eintreffenden Spritzpartikel sollen eine vollständig stoffschlüssige Benetzung vollziehen, sodass in den Grenzflächenübergängen eine metallurgische Anbindung entsteht, die den Charakter einer Hartlötverbindung aufweist.
    Jahr: 2020
    Förderung: DFG - SFB 1368 TP B04
    Laufzeit: 01/2020 – 12/2027
  • Prozessintegrierte metallische Sinterbeschichtungen für das Formhärten mit konduktiver Erwärmung
    In Zusammenarbeit mit dem Institut für Umformtechnik und Umformmaschinen (IFUM) entwickelt das Institut für Werkstoffkunde (IW) ein Verfahren zum prozessintegrierten Beschichten von Stahlblechen mit NiCr-basierten Pulverwerkstoffen bei der konduktiven Blecherwärmung für das Presshärten. Ziel des simultanen Beschichtens der Blechplatinen ist es, den hieraus formgehärteten Blechbauteilen eine hohe Korrosionsbeständigkeit zu verleihen.
    Jahr: 2020
    Förderung: DFG - SFB 1368 TP A04
    Laufzeit: 01/2020 – 12/2027
  • Eigenschaften und lokale Mikrostruktur oxidschichtfrei erzeugter Verbundgussbauteile
    Oxidschichten erschweren bei Verbundgussprozessen die Benetzung und verhindern eine stoffschlüssige Anbindung des Gusswerkstoffs an die Einlegebauteile oft vollständig. Erfolgt der Gießprozess jedoch in einer sauerstofffreien Prozessgasatmosphäre, sind bisher nicht auftretende Grenzflächenreaktionen zu erwarten, die zur Erzeugung von Werkstoffverbunden aus Aluminium und Kupfer mit gesteigerter Festigkeit und erhöhter thermischer Leitfähigkeit genutzt werden können.
    Jahr: 2020
    Förderung: DFG - SFB 1368 TP A01
    Laufzeit: 01/2020 – 12/2027
  • Untersuchung des Kaltpressschweißens unter XHV-adäquater Atmosphäre im Prozess des Walzplattierens
    Das Walzplattieren ist ein Verfahren zur Herstellung von Werkstoffverbunden basierend auf einer Adhäsionsverbindung zwischen zwei oder mehreren Blechen. Mögliche Materialkombinationen sind jedoch insbesondere beim Kaltplattieren eingeschränkt. Innerhalb des Projektes wird deshalb die Verbunderzeugung unter vollständiger Sauerstofffreiheit erforscht. So wird die Ausbildung passivierender Oxidschichten zwischen den Verbundpartnern verhindert und die Verbundqualität signifikant verbessert.
    Jahr: 2020
    Förderung: DFG - SFB 1368 TP A05
    Laufzeit: 01/2020 – 12/2027

SFB/TRR 375 Multifunktionale Hochleistungskomponenten aus hybriden porösen Werkstoffen

  • Prozessintegriertes Schäumen in der additiven Fertigung von Hybridbauteilen
    Ziel des Teilprojekts B02 des SFB/TRR 375 ist die Entwicklung neuer Legierungen auf Aluminiumbasis zur Fertigung von drahtförmigen, schäumbaren Halbzeugen. Solche Drähte werden im WAAM-Prozess (Wire and Arc Additive Manufacturing) verwendet, um hybride, poröse Bauteile zu fertigen. Durch Einstellung von Anzahl, Lage und Anordnung der aufschäumbaren Halbzeuge im Inneren des Bauteils wird eine dreidimensionale Gradierung der Bauteileigenschaften ermöglicht. Eine zentrale Herausforderung besteht darin, die teils gegensätzlichen Anforderungen hinsichtlich Aufschäumvermögen, Umformbarkeit und Schweißbarkeit durch eine geeignete Legierung sowie den zu entwickelnden thermomechanischen Herstellprozess gleichermaßen zu erfüllen.
    Jahr: 2024
    Förderung: DFG – SFB/TRR 375 TP B02
    Laufzeit: 04/2024 – 12/2027
  • Gradierte hybride und poröse Strukturen, hergestellt durch additives Schmelzschweißen mit maßgeschneiderten Zusatzwerkstoffen und modifizierter Prozesstechnologie
    Im Teilprojekt B04 wird der WAAM-Prozess (wire arc additiv manufacturing) eingesetzt, ein Lichtbogenschweißverfahren zum additiven Generieren von Bauteilen aus drahtförmigen Zusatzwerkstoffen. Im Projekt werden Strukturen durch MIG-Schweißen mit einer Gradierung hinsichtlich des Stoffes, der Struktur und der Eigenschaften hergestellt. Die stoffliche Gradierung erfolgt zunächst durch die Kombination zwischen austenitischem nichtrostenden Stahl (AISI 316L), martensitischem nichtrostenden Stahl (17 4 PH) sowie den Aluminiumlegierungen AlSi10Mg und AlSi12. Eine strukturelle Gradierung wird durch das Einbringen definierter Porengrößen und verteilung im Material erarbeitet, wobei vor allem der Einflussfaktor Schweißgaszusammensetzung und -menge betrachtet wird.
    Jahr: 2024
    Förderung: DFG – SFB/TRR 375 TP B04
    Laufzeit: 04/2024 – 12/2027

SFB 1153 Tailored Forming

  • Lokale Anpassung von Werkstoffeigenschaften an Umformrohlingen durch Auftragschweißen zur Erzeugung hybrider Bauteile
    Im Teilprojekt A4 des SFB 1153 gilt es lokale und belastungsfähige Eigenschaftsprofile an Umformrohlingen zu erzeugen. Dabei wird ein metallischer Zusatzwerkstoff auf Umformrohlingen mittels Auftragsschweißen aufgebracht. Der Zusatzwerkstoff ist entsprechend der vorgesehenen Belastungssituation des Rohlings angepasst. Weiterhin gilt es Zusatzwerkstoffe mit hohem Kohlenstoffäquivalent wie z.B. 100Cr6 zu verschweißen und mehrlagige Schichtsysteme zu erzeugen.
    Jahr: 2019
    Förderung: DFG - SFB 1153 TP A4
    Laufzeit: 07/2019 – 06/2027
  • Wärmebehandlung für belastungsangepasste Werkstoffeigenschaften von Tailored-Forming-Komponenten
    Das Teilprojekt A2 des SFB 1153 (Prozesskette zu Herstellung hybrider Hochleistungsbauteile durch Tailored Forming) umfasst die Entwicklung von Wärmebehandlungsstrategien, um in den erzeugten Werkstoffverbunden lokale Eigenschaften wie Härte, Festigkeit und Duktilität gezielt einzustellen. Zur Erhöhung der Lebensdauer der Werkstoffverbunde wird der Einfluss unterschiedlicher Wärmebehandlungen auf das Tailored-Forming-spezifische Ermüdungsverhalten untersucht.
    Jahr: 2019
    Förderung: DFG - SFB 1153 TP A2
    Laufzeit: 07/2019-06/2027
  • SFB 1153 Teilprojekt A01 - Einfluss der lokalen Mikrostruktur auf die Umformbarkeit stranggepresster Werkstoffverbunde
    Das Teilprojekt beschäftigt sich mit der Weiterentwicklung von Verbundstrangpressverfahren für die Herstellung hybrider Halbzeuge für die Massivumformung. In der 3. Förderperiode liegt der Schwerpunkt auf verschiedenen Werkstoffkombinationen für die Herstellung von hybriden Hohlprofilen, die u.a. mit hoher Wärmeleitfähigkeit oder Korrosionsbeständigkeit funktionalisiert werden. Darüber hinaus werden neue zerstörungsfreie Messmethoden in die Herstellprozesse integriert, die eine Überwachung der Profileigenschaften ermöglichen.
    Jahr: 2023
    Förderung: DFG - SFB 1153 TP A1
    Laufzeit: 07/2023-06/2027

SFB/TRR 298 Sicherheitsintegrierte und infektionsreaktive Implantate

  • Sensorische Cochlea-Elektrode: Sensorische Sicherheit durch Erkennung kritischer Prozesse an der Elektroden-Nerven-Schnittstelle
    Cochlea-Implantate (CI) können auch nach Jahren guter Funktion aufgrund von Korrosionsreaktionen der Platinelektroden versagen. Im Teilprojekt A05 sollen die kritischen Vorgänge an der Elektroden-Nerven-Grenzfläche erkannt und analysiert werden, um korrigierende Maßnahmen einleiten zu können und damit ausfallsichere CIs zu erreichen. Der Grundgedanke ist, dass durch die frühzeitige Erkennung von toxischen Prozessen (z.B. Freisetzung von Pt-Ionen) unerwünschte Zellreaktionen vermieden werden können. Die Platinelektroden sollen dazu dienen, die Veränderungen des Phasengrenzflächenzustandes zu erkennen. Um darüber hinaus pathologische Veränderungen in der Perilymphe als Folge von Abbauprozessen festzustellen, sollen zusätzliche Goldelektroden als Sensoren integriert werden, die mit speziellen Beschichtungen versehen werden.
    Jahr: 2021
    Förderung: DFG - SFB/TRR 298 TP A05
    Laufzeit: 01.07.2021 - 30.06.2025
  • Gewebeschonende Entfernung von Hüft- und Knieendoprothesen
    Die Lockerung von Hüft- und Knieendoprothesen bleibt die Hauptursache für Revisionsoperationen. Das Ziel des Projektes ist es, Strategien für eine induktive Implantaterwärmung und -entfernung zu entwickeln, um das konventionelle knochenzerstörende Ausmeißeln bei Revisionsoperationen zu vermeiden. Dazu muss ein numerisches Modell für den induktiven Erwärmungsprozess entworfen und validiert werden, um die Wechselwirkungen der Implantate mit realen Geweben zu berücksichtigen.
    Jahr: 2021
    Förderung: DFG - SFB/TRR 298 TP A08
    Laufzeit: 01.07.2021 - 30.06.2025
  • Aktive Stimulus-responsive Implantate
    Die Behandlung von Periimplantitis ist eine der größten Herausforderungen in der modernen Zahnmedizin. Ziel des Teilprojekts B04 ist es daher, ein aktives, auf Reize reagierendes Implantatsystem zu entwickeln, das im Falle einer Infektion des periimplantären Gewebes vom behandelnden Arzt ohne direkten Kontakt mit dem Implantat gesteuert werden kann. Bei Aktivierung dieses Implantatsystems sollen die im Implantat gespeicherten antibakteriellen Wirkstoffe über ein Kanalsystem in der Implantatoberfläche mittels einer im Implantatkörper befindlichen Mikropumpe in das umliegende Gewebe freigesetzt werden. Das Hauptziel in der 1. Förderperiode ist die Entwicklung eines geeigneten Werkstoffs für dünnwandige Implantatkörper auf der Basis von biokompatiblen Niob-Zirkonium-Legierungen.
    Jahr: 2021
    Förderung: DFG - SFB/TRR 298 TP B04
    Laufzeit: 01.07.2021 - 30.06.2025

Additive Fertigung

  • Maßgeschneiderte Magnesiumlegierung für das selektive Laserschmelzen: Werkstoffentwicklung und Prozessmodellierung
    Die additive Fertigung durch Laser-Pulverbettverfahren (PBF-LB) gewinnt in der Herstellung von Metallbauteilen eine immer größere Bedeutung. Die Oxidations- und Schmelzeigeneigenschaften von Magnesium führen zu einer sehr schlechten Prozessierbarkeit im PBF-LB-Prozess und folglich zu einer geringen Bauteilqualität. Im Rahmen dieses Projektes wird eine spezielle Legierung entwickelt, die optimal an den PBF-LB-Prozess angepasst ist, um das Potential im Leichtbau und der Biomedizintechnik weiter ausschöpfen zu können.
    Jahr: 2022
    Förderung: DFG - SPP 2122
    Laufzeit: 01/2022-12/2024

Digitalisierung der Werkstofftechnik

Ressourceneffizienz/Nachhaltigkeit

  • Entwicklung von robusten Methoden zur Eigenspannungsmessung auf PVD beschichteten Zerspanwerkzeugen
    Beim Auftragen von Hartstoffschichten mittels physikalischer Gasphasenabscheidung (engl. Physical Vapour Deposition, PVD) entstehen Eigenspannungen, die Eigenschaften wie Rissbeständigkeit, Bruchzähigkeit und Fräsleistung beschichteter Zerspanwerkzeuge beeinflussen. Die Messung dieser Eigenspannungen kann durch verschiedene Methoden erfolgen. Konventionelle Messmethoden stoßen jedoch aufgrund technischer und skalierungsbedingter Herausforderungen an ihre Grenzen, was ihre Anwendbarkeit einschränkt. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens wird in Zusammenarbeit mit dem Institut für Oberflächentechnik (IOT) der RWTH Aachen eine robuste, präparationsarme und schnelle Methode zur Messung lokaler Eigenspannungen entwickelt, die unabhängig von der Kristallinität der Schichten arbeitet. Im Fokus stehen dabei der Zusammenhang zwischen Druckeigenspannungen und der Rissbeständigkeit im Bereich der Schneidkante sowie die Validierung am etablierten kristallinen TiAlN-Schichtsystem.
    Jahr: 2025
    Förderung: DFG
    Laufzeit: 15.01.2025 - 14.01.2027
  • Hochfeste Aluminiumknetlegierungen aus der Gießwärme
    Zur Verbesserung der Nachhaltigkeit metallischer Werkstoffe wird in diesem Projekt eine energieeffiziente Prozesskette zur Herstellung von Aluminiumknetlegierungen untersucht. Gegenüber einer konventionellen Prozesskette vom Gießen zum Strangpressen mit viermaligem Erwärmen und Abkühlen ist eine deutliche Reduzierung des Energieaufwands möglich. Hierzu erfolgt lediglich ein Erwärmvorgang zum Urformen, dessen Gießwärme anschließend durchgängig genutzt wird. Besonderer Fokus wird zudem auf die Mikrostruktur und deren prozessabhängige Änderungen gelegt. Es soll eine Mikrostruktur mit geringer Korngröße sowie feinen Dispersoiden und festigkeitssteigernden Ausscheidungen eingestellt werden. Mithilfe dieser Mikrostruktur können die mechanischen Eigenschaften der Legierungen verbessert und gleichzeitig erhebliche Energieeinsparungen entlang der Prozesskette erzielt werden.
    Jahr: 2024
    Förderung: DFG
    Laufzeit: 08/2024 – 07/2027
  • Automatisierte Vorschubregelung bei der Elektrokontaktbearbeitung unter Wasser durch Auswertung und Nutzung der Lichtbogenparameter mittels KI-Methoden (AutArc)
    Im Rahmen des kerntechnischen Rückbaus müssen aktivierte Großkomponenten unter Wasser zerlegt werden. Eine vielversprechende Methode ist die Elektrokontaktbearbeitung, die sich durch geringe Rückstellkräfte sowie Eignung für große Wandstärken und komplexe Bauteilgeometrien auszeichnet. Herausforderungen bei dieser Technologie bestehen in der Abhängigkeit von Position, Kinematik und Vorschub im Prozess, von der Qualifikation und Erfahrung des Bedieners sowie von den Möglichkeiten der visuellen Prozessbeobachtung.
    Jahr: 2024
    Förderung: Bundesministerium für Bildung und Forschung
    Laufzeit: 10/2024 – 09/2027
  • Auswirkung einer Gleichstromimpulsüberlagerung auf den Prozess des E-Hand Schweißens unter Wasser
    Beim nassen Unterwasserschweißen steht der Schweißer in direktem Kontakt mit dem Wasser und führt den Lichtbogenprozess ebenfalls direkt in dieser Umgebung durch. In diesem Forschungsprojekt soll der Lichtbogen durch Modulation des Lichtbogenstroms in Form von Pulsprozessen beim manuellen Unterwasserschweißen optimiert werden. Hinsichtlich der Störungen durch die Blasenbildung bei der Zersetzung der Elektrodenumhüllung und der Steuerung des Metallübergangs werden durch die pulsartige Modifikation des Lichtbogenprozesses Fortschritte im tiefenabhängigen Unterwasserschweißprozess erwartet.
    Jahr: 2024
    Förderung: IGF-DVS
    Laufzeit: 04/2024 – 03/2026
  • Erhöhung der Ermüdungsfestigkeit von unter Wasser nass geschweißten Verbindungen
    Ziel des Forschungsvorhabens ist es, valide Ermüdungsfestigkeitswerte für hyperbar nassgeschweißte Offshore-Stähle zu ermitteln. Für die Abschätzung von möglichen Folgen einer schweißtechnischen Reparatur und die Berechnung der Restlebensdauer sind Festigkeitswerte als Datenbasis von hoher Bedeutung. Das Projekt zielt darauf ab, die mechanische Nachbehandlung und insbesondere das höherfrequente Hämmern für UW-Anwendungen zu validieren und zu qualifizieren. Es soll ein praxistaugliches Qualitätssicherungskonzept entwickelt werden, um die Ermüdungsfestigkeit sicher zu erhöhen.
    Jahr: 2024
    Förderung: IGF-DVS
    Laufzeit: 05/2024 – 10/2026
  • Galliumhaltige Reaktionslote
    Gegenstand des Vorhabens ist die Entwicklung von Reaktionslotsystemen, die sich schon bei einer Löttemperatur unterhalb von 450 °C verarbeiten lassen, aber nach dem Löten und einer Diffusionswärmebehandlung eine Wiederaufschmelztemperatur von mehr als 800 °C erreichen. Hierzu wird die Kombination aus bei niedriger Temperatur schon flüssigen Weichlotlegierungen (Zinn, Gallium) und hochschmelzenden Feststoffmetallen (z.B. Kupfer) untersucht. Um sicherzustellen, dass Flüssigmetall und fester Zusatzwerkstoff ein definiertes Verhältnis zueinander aufweisen und weitestgehend porenfrei sind, wird der feste Zusatzwerkstoff als offenporige Sinterstruktur, in die das Flüssigmetall infiltriert wird, ausgeführt. Diese Sinterstruktur kann entweder „freistehend“ erzeugt werden oder aber bereits auf einen der späteren Fügepartner als Beschichtung gesintert werden.
    Jahr: 2022
    Förderung: IGF-DVS
    Laufzeit: 03/2022 – 11/2024
  • Online-Monitoring des Schädigungsverhaltens bei zyklisch hochbeanspruchten Offshore-Strukturen mittels ZfP-Prüftechniken
    Eine hohe Zuverlässigkeit von Offshore-Windenenergieanlagen ist entscheidend für einen wirtschaftlichen Betrieb der Anlagen. Gerade Offshore entfallen gemäß dem Bundesverband WindEnergie (BWE) etwa ein Viertel der Gesamtkosten auf Service und Wartung der Anlagen. Damit liegen die Aufwände deutlich über denen für Onshore-Anlagen, die sich im niedrigen einstelligen Prozentbereich bewegen. Insbesondere die widrigen Umgebungsbedingungen, die zu einer höheren Beanspruchung führen sowie die schlechte und witterungsabhängige Zugänglichkeit sind für diese hohen Anteile verantwortlich. Intelligente Wartungs- und Servicekonzepte sind notwendig, um eine sicheren Betrieb und wirtschaftlichen Ertrag der Anlagen zu gewährleisten.
    Jahr: 2023
    Förderung: BMWK, IGF
    Laufzeit: 10/2023 - 03/2026
  • Entwicklung eines Systems zum wasserstoffbasierten autogenen Brennschneiden für die nachhaltige und energieeffiziente Produktionstechnik
    Ziel des Projekts „HydroCut“ ist die Entwicklung eines wasserstoffspezifischen und vollautomatisierten Brennersystems für das nachhaltige und zukunftssichere autogene Brennschneiden. Im Fokus der Forschungsaktivitäten stehen die bedarfsgerechte Flammenführung, -detektion sowie -einstellung. Dadurch soll eine Verbesserung der Flammeneinstellung und eine erhöhte Prozesssicherheit erreicht sowie der Automatisierungsgrad des Brennschneidprozesses erhöht werden.
    Jahr: 2023
    Förderung: AiF ZIM
    Laufzeit: 01.11.2023 – 31.10.2025
  • Entwicklung eines Kaltriss-Tests und Ermittlung eines Wasserstoff-Grenzwertes für das nasse Unterwasserschweißen
    Ziel des Forschungsvorhabens ist die Ermittlung eines Wasserstoffgrenzwertes für das nasse Schweißen, in Abhängigkeit des Grundwerkstoffes, der Schweißparameter und der zu erwartenden Lasten. Im Offshore- als auch im Binnenbereich steigt der Bedarf an Unterwasserschweißungen. Insbesondere steigt die Nachfrage für Reparaturschweißungen an Bauteilen unterhalb der Wasseroberfläche, bei denen qualitativ hochwertige Schweißnähte nötig sind. Problematisch ist bei Lichtbogenschweißverfahren unter Wasser die Gefahr von wasserstoffinduzierten Kaltrissen.
    Jahr: 2023
    Förderung: AiF-IGF
    Laufzeit: 09/2023 – 12/2025
  • Entwicklung einer fließfähigen und förderbaren Pulverabdeckung zum Schutz des Lichtbogens beim nassen Unterwasserschweißen mit Massivdraht
    Das nasse Unterwasserschweißen mit Stabelektroden ist das meistgenutzte Reparaturverfahren für Offshore-Strukturen. Die Qualität der Schweißnaht wird jedoch durch verschiedene Aspekte negativ beeinflusst. Die hohe Abkühlrate in der Wärmeeinflusszone, sowie die durch Wasserdissoziation entstehende hohe Wasserstoffkonzentration in der Lichtbogenatmosphäre, steigern das Risiko von Kaltrissen. Dies limitiert die Auswahl von UW-schweißgeeigneten Stahlsorten.
    Jahr: 2023
    Förderung: AiF-IGF
    Laufzeit: 04/2023 – 03/2025
  • Tiefenabhängige Steuerung von Lichtbogenstabilität, Porosität und dem Eigenschaftsprofil der Schweißnähte beim kontinuierlichen UW-Schweißen durch die Variation der Füllstoffzusammensetzung von UW-Doppelmantel-Fülldraht
    Ein kontinuierliches Schweißverfahren erhöht im Bereich des nassen UW-Schweißens die Planbarkeit der Schweißarbeiten. Allerdings hängen die außergewöhnlichen Bedingungen bei der Durchführung des nassen Unterwasserschweißens und die Komplexität der Erzielung hochwertiger Verbindungen weniger mit den technischen als vielmehr mit den thermischen und metallurgischen Eigenschaften dieses Verfahrens zusammen.
    Jahr: 2023
    Förderung: AiF-IGF
    Laufzeit: 04/2023 – 03/2025
  • Entwicklung eines Greybox-Modells zur Prognose der Leistungsfähigkeit PVD-beschichteter Hartmetallwerkzeuge
    Obwohl der überwiegende Teil von Zerspanprozessen mit geometrisch bestimmter Schneide mit beschichteten Hartmetallwerkzeugen durchgeführt wird, ist das reale, komplexe Einsatzverhalten dieser Werkzeuge nach derzeitigem Stand der Forschung weder zufriedenstellend messbar, noch ausreichend modellhaft beschreibbar. Um eine wissensbasierte Qualifizierung PVD-beschichteter (physical vapour deposition) Werkzeuge durchführen zu können, ist die Kenntnis über Versagensbeginn, Verschleißfortschritt und Restlebensdauer erforderlich. Neben den Schichteigenschaften ändern sich zusätzlich die prozessbedingten Belastungen infolge des Werkzeugverschleißes. Da experimentelle Ansätze bisher nur begrenzt Aufschluss über die Lastspannungen geben, wird eine Prognose des diskontinuierlichen Schichtversagens zusätzlich erschwert. Das Ziel des Teilprojekts innerhalb des Schwerpunktprogramms liegt gemeinsam mit dem Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW) im Verständnis der grundlegenden Wechselwirkungen zwischen dem instationären Belastungskollektiv und der Veränderung der Schichteigenschaften zur Ableitung von hochgenauen Modellen zur Vorhersage des Einsatzverhaltens PVD-beschichteter Zerspanwerkzeuge.
    Jahr: 2023
    Förderung: DFG
    Laufzeit: 01.08.2023 - 31.07.2026
  • Steuerung der Mikrostruktur von Titan Grad 5 durch Zugabe von Impf- und Flussmittel unter Steuerung der Abkühlrate beim Wire-and-Arc-Additive-Manufacturing
    Additive Fertigungsverfahren bieten das Potential, die Produktionskosten von geometrisch anspruchsvollen Titanbauteilen durch bessere Ressourceneffizienz reduzieren zu können. Wire-and-Arc-Additive-Manufacturing (WAAM) ist aufgrund seiner hohen Abschmelzleistung für die Fertigung von Mittel- bis Großbauteilen geeignet. Die prozessbedingte einseitige hohe Wärmeeinbringung führt jedoch zur Ausbildung einer unerwünschten, säulenförmigen dendritischen Mikrostruktur mit anisotropen mechanischen Eigenschaften. Durch Verwendung von Impf- und Flussmitteln kann die dendritische in eine äquiaxiale Mikrostruktur geändert werden. Kombiniert mit einem Temperaturmanagementsystem soll die Kornfeinung gefördert und der Grad der Ausscheidungen variabel einstellbar werden. Der Ansatz basiert auf Arbeiten, die im Teilprojekt B6 des SFB871 durchgeführt wurden. Im Rahmen des beantragten Transferprojektes sollen zusammen mit den Firmen EWM AG und EWM-EUEN GmbH WAAM-Bauteile mit isotropen mechanischen Eigenschaften hergestellt werden, wobei das Festigkeitsniveau über dem von Titan-Schmiedeteilen liegen soll.
    Jahr: 2023
    Förderung: DFG
    Laufzeit: 01.01.2023 - 31.12.2025
  • Zerstörungsfreie Charakterisierung von Beschichtungen und Werkstoffzuständen hochbeanspruchter Kalanderwalzen
    Mithilfe dieses Transferprojektes soll eine zustandsbasierte Regeneration von Kalanderwalzen ermöglicht werden. Hierzu erfolgt auf Basis der im SFB 871 Teilprojekt A1 gewonnenen Erkenntnisse eine Weiterentwicklung der eingesetzten zerstörungsfreien Prüftechniken, um eine differenzierte Befundung des Schichtsystems einer Kalanderwalze durchführen zu können. Gemeinsam mit dem Anwendungspartner wird auf Basis des zerstörungsfrei bestimmten Ist-Zustands der Kalanderwalze ein Modell entwickelt, aus dem erforderliche Regenerationsmaßnahmen und –zeitpunkte zustandsbasiert abgeleitet werden können.
    Jahr: 2023
    Förderung: DFG
    Laufzeit: 01/2023 – 12/2025
  • Entwicklung vielkristalliner zweiphasiger CoNiAl-Formgedächtnislegierungen mit hoher funktioneller Stabilität
    Ziel des Projektes ist das Problem des Korngrenzenversagens in polykristalline Formgedächtnislegierungen zu überwinden. Die Strategie hierzu umfasst ein gezieltes Aufwachsen einer duktilen γ-Phase an den Korngrenzen und die Unterstützung einer reversiblen Umwandlung dieser Phase in ihre Tieftemperaturmodifikation (ε-Phase). Durch anschließende spannungsinduzierte Martensit-(SIM)-Alterung werden feinste folgende Ausscheidungen gebildet, die eine vollständige γ-ε-Umwandlung unterstützen.
    Jahr: 2021
    Förderung: DFG
    Laufzeit: 04/2021 – 03/2024
  • Qualifizierung von metallischen Werkstoffen in Wasserstoffatmosphäre unter zyklischen Lasten
    In Zusammenarbeit mit dem Deutschen Institut für Kautschuktechnologie e.V. (DIK) und der Firma HARTMANN VALVES GmbH entwickelt das Institut für Werkstoffkunde (IW) einen versprödungsresistenten Werkstoffverbund mit dessen Hilfe sich Armaturen und Wellheads in reiner Wasserstoffatmosphäre abdichten lassen. Ein weiterer Aspekt ist der Einfluss zyklischer Lasten, welche auf Armaturen, Wellheads oder Wasserstoffleitungen aufgrund von Druckänderungen wirken können. Die Auswirkungen wasserstoffbedingter Werkstoffdegradation im Zusammenspiel mit zyklischen Lasten auf die jeweilige Bauteillebensdauer ist integraler Bestandteil des Forschungsvorhabens.
    Jahr: 2022
    Förderung: NBank – Wasserstoffrichtlinie
    Laufzeit: 08/2022 – 12/2024
  • Lastsensitive Zahnwelle mit sensorischem Werkstoff
    Zahnwellenverbindungen (ZWV) zählen zu den höchstbelasteten Maschinenelementen im Antriebsstrang und sitzen üblicherweise so zentral im Leistungsfluss, dass die von der ZWV erfahrene Beanspruchung sowie weitere an dieser Stelle aufgezeichnete Messgrößen zur Bewertung der weiteren kritischen Maschinenelemente eingesetzt werden können. Auftretende kritische Bauteilbeanspruchungen sollen mithilfe eines Werkstoffsensors in Kombination mit einer Wirbelstromprüfung detektiert werden
    Jahr: 2022
    Förderung: DFG - SPP2305
    Laufzeit: 01/2022 – 12/2024
  • Zerstörungsfreie Detektion des Restaustenitgehalts in der Wärmebehandlungsroute beim Härten von Wälzlagerstählen
    Unter ausreichender mechanischer Belastung wandelt Restaustenit spannungs- oder verformungsinduziert in Martensit um. Die Festigkeit und Duktilität eines Bauteils können somit zusätzlich gesteigert werden (TRIP-Effekt). Insbesondere bei Bauteilanwendungen mit Belastungsspitzen kann durch präzise eingestellte Restaustenitgehalte mit ausreichender Restaustenitstabilität eine beachtliche Lebensdauersteigerung erzielt werden. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die zerstörungsfreie inline Erfassung und Bewertung des Restaustenitgehalts komplexer Wärmebehandlungslinien in verschiedenen Tiefenlagen mittels in-situ Wirbelstromprüftechnik.
    Jahr: 2022
    Förderung: AiF-IGF Vorhaben Nr.: 22623 N / 2
    Laufzeit: 01.09.2022 – 28.02.2025
  • Untersuchung zum Wasserstoffgehalt in der Prozesszone und dem resultierenden Wasserstoffeintrag in das Schweißgut beim nassen Lichtbogen- und Laserstrahlschweißen (WaPro)
    Das Ziel dieses Forschungsvorhabens besteht in der Untersuchung des Wasserstoffgehaltes in der Prozesszone und dem resultierenden Wasserstoffeintrag in das Schweißgut. Ein wesentlicher Aspekt gilt hierbei dem Verständnis, an welcher Stelle der Prozesszone der Wasserstoff gebildet wird und wie sich die wesentlichen Prozesseinstellgrößen auf die Entstehung und Quantität auswirken. Ziel ist es ferner zu klären, wie sich die Wasserstoffkonzentration in der Prozesszone auf den Wasserstoffeintrag in die Schweißnaht auswirkt.
    Jahr: 2022
    Förderung: DFG
    Laufzeit: 01.01.2022 - 31.12.2024
  • Implementierung eines Monitoringsystems zur Evaluierung der Korrosionsvorgänge an Behältermaterialien in Bentonit-basierten Endlagerkonzepten
    Übergeordnetes Ziel des IMKORB-Projektes ist die Entwicklung eines Monitoringsystems zur Durchführung von fernbestimmten Langzeit-In-situ-Untersuchungen bei Korrosionsexperimenten an Endlagerbehältermaterialien im Kontakt zu Bentonit in einem Untertagelabor. Die Entwicklung wird dabei unterteilt in die Erstellung einer Korrosionskarte zum einen und der Entwicklung einer geeigneten Messtechnik zum anderen. Im Rahmen der Erstellung der Korrosionskarte erfolgt eine detaillierte Charakterisierung der Korrosionsprozesse und der ermittelbaren Messgrößen.
    Jahr: 2021
    Förderung: BMWi/PTK
    Laufzeit: 01.08.2021 – 31.07.2025
  • Transdisziplinäre Forschung zur Entsorgung hochradioaktiver Abfälle in Deutschland (TRANSENS)
    Radioaktive Abfälle müssen sicher entsorgt werden. Die sichere Entsorgung ist wissenschaftlich anspruchsvoll und wird in der Gesellschaft kontrovers diskutiert. Eine tragfähige Entsorgungslösung kann nur dann gefunden werden, wenn der Brückenschlag zwischen Gesellschaft und Wissenschaft gelingt. Bei TRANSENS wirken Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, die interessierte Öffentlichkeit und weitere Akteure zusammen.
    Jahr: 2019
    Förderung: BMWi und Volkswagenstiftung
    Laufzeit: 01.10.2019 - 31.03.2025

Medizintechnik

Letzte Änderung: 24.05.24 Druckversion

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