Institute of Materials Science
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Forschungsprojekte

Forschungsprojekte

SFB/TRR 298 Sicherheitsintegrierte und infektionsreaktive Implantate

  • 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.
    Year: 2021
    Funding: DFG - SFB/TRR 298 TP A08
    Duration: 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.
    Year: 2021
    Funding: DFG - SFB/TRR 298 TP B04
    Duration: 01.07.2021 - 30.06.2025
  • 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.
    Year: 2021
    Funding: DFG - SFB/TRR 298 TP A05
    Duration: 01.07.2021 - 30.06.2025

SFB 871 Produkt-Regeneration

  • SFB 871 - Teilprojekt A1: Zerstörungsfreie Charakterisierung von Beschichtungen und Werkstoffzuständen Hochbeanspruchter Triebwerksbauteile
    Die Zielsetzung ist die Entwicklung einer Mehrparameter-Hochfrequenz-Wirbelstromtechnik zum empfindlichen Nachweis von lokalen Defekten und Werkstoffzuständen in Scantechnik sowie die Entwicklung einer neuartigen dynamischen Induktions-Thermographie zur schnellen bildhaften Prüfung und Bewertung der Randzoneneigenschaften von profilierten Bauteil-Mehrschichtsystemen.
    Year: 2011
    Funding: DFG
    Duration: 01/2010 - 12/2013
  • SFB871 Regeneration komplexer Investitionsgüter – Teilprojekt B6: Lichtbogenprozesse für Reparaturschweißverfahren an Hochleistungsbauteilen aus Ti Legierungen
    Die Integrität von komplexen Flugtriebwerksteilen kann, sofern es der Werkstoff und die Bauteilgeometrie zulassen, durch Fügeprozesse wiederhergestellt werden. Ziel des Teilprojektes B6 ist es, moderne Lichtbogenschweißverfahren als Reparaturverfahren für die Wiederherstellung beschädigter Triebwerksbauteile aus Titanlegierungen zu etablieren und damit einen Beitrag zu leisten, diese hoch beanspruchten Komponenten nach der Regeneration dem Lebenszyklus des Investitionsgutes wieder zuzuführen. Die Herausforderung besteht dabei darin, bei der Regenration den Wärmeeinfluss durch das Schmelzschweißen durch besonders wärmearme Lichtbogenschweißverfahren, wie z.B. das MIG(ColdArc)-, das Mikroplasma- und das leistungsarme WIG(SHARC)-Schweißen zu minimieren.
    Year: 2015
    Funding: DFG
    Duration: 01/2014 - 12/2017
  • SFB871: Endkonturnahe Turbinenschaufelreparatur durch füge- und beschichtungstechnische Hybridprozesse (Teilprojekt B1)
    Komponenten in Flugzeugtriebwerken und stationären Gasturbinen, wie Turbinen- und Verdichterschaufeln (Lauf- und Leitschaufeln) sind extremen Bedingungen ausgesetzt. Um die Lebensdauer solcher Komponenten zu erhöhen, spielen Wartung, Reparatur und Überholen (MRO) eine immer größer werdende Rolle. Das Teilprojekt B1 des SFB871 entwickelt und erforscht eine endkonturnahe füge- und beschichtungstechnische Hybridtechnologie, mit der es möglich ist, die dem aktuellen Stand der Technik entsprechende Prozesskette zur Turbinenschaufelreparatur wesentlich zu verkürzen. Die in diesem Teilprojekt entwickelte Hybridtechnologie bezieht sich auf Turbinenschaufeln der Hochdruckturbine, sodass der Fokus von der werkstoffwissenschaftlichen Seite auf Nickelbasislegierungen liegt. Die Verkürzung der Prozesskette wird bewerkstelligt, indem das zur Reparatur benötigte Nickelbasislot zusammen mit der Heißgaskorrosionsschutzschicht (z.B. NiCoCrAlY-Legierungen) und der Wärmedämmschicht (WDS) mit Aluminium als Haftvermittler durch thermisches Spritzen (TS) auf das zu reparierende Substrat (Bauteil) appliziert wird. Es ergibt sich folgende Materialkombination: Substrat/Nickelbasislot/NiCoCrAlY/Al/WDS. Anschließend wird dieses Werkstoffsystem einer gemeinsamen Wärmebehandlung unterzogen und so ein kombinierter Löt-/Alitierprozess ermöglicht. Somit ist die Arbeitshypothese dieses Forschungsvorhabens, einen thermischen Beschichtungs- und Fügeprozess in einen gemeinsamen integrierten Hybridprozess überführen zu können und dabei sowohl qualitative als auch wirtschaftliche Vorteile zu erzielen
    Year: 2017
    Funding: DFG
    Duration: 2017
  • SFB871: Endkonturnahe Turbinenschaufelreparatur durch füge- und beschichtungstechnische Hybridprozesse (Teilprojekt B1)
    Ziel des Forschungsvorhabens ist die Kombination des Reparaturlötens mit der Heißgaskorrosionsschutzbeschichtung in einem gemeinsam integrierten Prozess, um die dem Stand der Technik entsprechende Prozesskette zur Turbinenschaufelreparatur zu verkürzen. Sowohl die Lotapplikation als auch die Heißgaskorrosionsschutzbeschichtung erfolgt durch thermisches Spritzen. Der Werkstoffaufbau soll dadurch weitestgehend endkonturnah realisiert werden. Die thermischen Spritzprozesse sollen so geführt werden, dass der Lötprozess im CVD-Diffusionsglühprozess (Chemical Vapor Depostition) als TLP-Bonding-Prozess (Transient Liquid Phase) integriert und somit als eigenständiger Prozess entfallen kann. Somit ist die Arbeitshypothese des Forschungsvorhabens, einen thermischen Beschichtungs- und einen Fügeprozess in einen gemeinsamen integrierten Hybridprozess überführen zu können und dabei sowohl qualitative als auch wirtschaftliche Vorteile zu erzielen. Die Bedeutung dieser Verfahrenskombination liegt in der Reduzierung an Schleifaufwand sowie in der Einsparung des bisher eigenständigen Vakuumlötprozesses und somit in verringerten Fertigungskosten.
    Year: 2017
  • Lichtbogenschweißen von Titanlegierungen
    Ziel des Teilprojektes B6 ist es, moderne Lichtbogenschweißverfahren als Reparaturverfahren für die Wiederherstellung beschädigter Triebwerksbauteile aus Titanlegierungen zu etablieren und damit einen Beitrag zu leisten, diese hoch beanspruchten Komponenten nach der Regeneration dem Lebenszyklus des Investitionsgutes wieder zuzuführen. Die Herausforderung besteht dabei darin, bei der Regeneration den Wärmeeinfluss durch das Schmelzschweißen durch besonders wärmearme Lichtbogenschweißverfahren, wie z.B. das MIG(ColdArc)-, das Mikroplasma- und das leistungsarme WIG(SHARC)-Schweißen, zu minimieren.
    Year: 2018
    Funding: DFG / SFB 871
    Duration: 01.01.2018 – 31.06.2022 (3. Förderperiode)
  • Endkonturnahe Turbinenschaufelreparatur durch füge- und beschichtungstechnische Hybridprozesse
    In diesem Teilprojekt B1 wird mittels thermischen Spritzens eine Reparaturbeschichtung auf die Turbinenschaufel appliziert und anschließend ein kombinierter Löt-, Alitierprozess durchgeführt. Hierdurch wird die dem Stand der Technik entsprechende Reparaturlötprozesskette wesentlich verkürzt, wodurch sich mechanisch-technologische Verbesserungen (z.B. Erhöhung der Reparaturzyklenzahl auf 6 – 7, verbesserte Schichthaftung) und gleichzeitig wirtschaftliche Vorteile regenerierter Turbinenschaufeln ergeben.
    Year: 2018
    Funding: DFG / SFB 871
    Duration: 01.01.2018 – 31.12.2021 (3. Förderperiode)
  • Zerstörungsfreie Charakterisierung von Beschichtungen und Werkstoffzuständen hochbeanspruchter Triebwerksbauteile
    Im SFB 871 werden eine Vielzahl neuer Reparaturverfahren für Triebwerksbauteile entwickelt, wodurch sich auch die relevanten mechanisch-technologischen Kennwerte der reparierten Bauteile in bisher nicht bekannter und dokumentierter Weise verändern. Um diesen regenerationsbedingten Einfluss zu erfassen und die Reparaturmaßnahmen entsprechend zu bewerten, wird die Entwicklung eines Prüfstandes zur zerstörungsfreien online Erfassung und Charakterisierung der Schädigungsentwicklung in Referenzproben sowie in regenerierten Proben und Bauteilen unter thermischer und zyklischer Beanspruchung durchgeführt. Die Erfassung der Schädigungsentwicklung im zeitlichen Verlauf wird dabei durch den Einsatz von Schallemmission- und Körperschallanalyse sowie der Wirbelstrom- und Thermografietechnik realisiert.
    Year: 2018
    Funding: DFG / SFB 871
    Duration: 01.01.2018 – 31.12.2021 (3. Förderperiode)

SFB 1153 Tailored Forming

  • Wärmebehandlung für belastungsangepasste Werkstoffeigenschaften von Tailored Forming-Komponenten
    Im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 1153 „Tailored Forming“ werden im Teilprojekt Wärmebehandlungsstrategien für Tailored Forming-Komponenten entwickelt. Ziel ist dabei eine lokale Anpassung der Werkstoffeigenschaften. Neben dieser lokalen Anpassung der mechanischen Eigenschaften sollen zudem die Erwärmung- und Abkühlvorgänge über die gesamte Prozesskette betrachtet und dabei Zielkonflikte zwischen Umform- und Wärmebehandlungsparametern aufgelöst werden. Da die Verbundzone der Fügepartner die entscheidende Herausforderung darstellt, kommt der Analyse ihrer Entwicklung (Schichtdicke, mikrostrukturelle Zusammensetzung) in allen Prozessschritten eine besondere Bedeutung zu. Um die Wärmebehandlung zu realisieren, wird eine auf Induktionserwärmung und Luft-Wasser Spraykühlung basierende Temperierungsanlage Entwickelt (siehe Abb. 1). Im Nachgang an das Härten der Stahl-Funktionsflächen kann dann eine simultane Wärmebehandlung von Stahl-Aluminium-Verbunden über verschiede Routen entwickelt und analysiert werden (Abb.2)
    Year: 2015
    Funding: DFG - SFB 1153 TP A2
    Duration: 07/2015-06/2019

SFB 1368 Sauerstofffreie Produktion

  • Kontrolle des Sauerstoffgehaltes im thermischen Lichtbogen und die Wirkung auf den Werkstoffübergang zur Herstellung von sauerstofffreien Fügeverbindungen
    Im Teilprojekt B05 werden die Vorgänge in der thermischen Prozesszone und an der Werkstückoberfläche durch die Erzeugung einer XHV-adäquaten Atmosphäre im Lichtbogenbereich von Schweiß- oder Lötprozessen erforscht. Die entstehende sauerstofffreie Prozesszone wird dabei als reaktive Prozesszone betrachtet, in der ein Potential zur Oxidschichtreduktion an der Probenoberfläche besteht. Gefüge und Struktur der Fügeverbindungen können damit hinsichtlich der mechanisch technologischen Eigenschaften und der Arbeitssicherheit weitreichend verbessert werden.
    Year: 2020
    Funding: DFG - SFB 1368 TP B05
    Duration: 01/2020 – 12/2023
  • 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.
    Year: 2020
    Funding: DFG - SFB 1368 TP A04
    Duration: 01/2020 – 12/2023
  • 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.
    Year: 2020
    Funding: DFG - SFB 1368 TP B04
    Duration: 01/2020 – 12/2023
  • 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.
    Year: 2020
    Funding: DFG - SFB 1368 TP A05
    Duration: 01/2020 – 12/2023
  • 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.
    Year: 2020
    Funding: DFG - SFB 1368 TP A01
    Duration: 01/2020 – 12/2023

SFB/TRR 73 Blechmassivumformung

  • SFB TR73 - Teilprojekt C4: Analyse der belastungspfadabhängigen Schädigungs- und Mikrostrukturentwicklung zur numerischen Auslegung von Blech-Massiv-Umformprozessen
    Der Prozess der Blech‐Massiv‐Umformung soll die Herstellung von Bauteilen mit Funktionselemente aus Feinblech‐Halbzeugen ermöglichen. Aufgrund komplexer Belastungspfade und Umformsequenzen muss in diesem Projekt ein neuer Ansatz zur Vorhersage der Werkstoffschädigung und Restbelastbarkeit entwickelt werden.
    Year: 2011
    Funding: DFG
    Duration: 01/2013 - 12/2020
  • SFB TR73 - Teilprojekt C5: Partielle Oberflächenbehandlung durch atmosphärisches Plasmanitrieren zur Steigerung der Härte und Verschleißfestigkeit hochbeanspruchter Werkzeuge und Bauteilregionen nach dem Umformprozess
    Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens werden das atmosphärischen Plasmanitrieren für die partielle Oberflächenbehandlung von bestimmten Beanspruchungszonen an Umformwerkzeugen und Werkstücken zur Verbesserung der Verschleißeigenschaften entwickelt.
    Year: 2011
    Funding: DFG
    Duration: 01/2009 - 12/2012
  • Ermüdungsverhalten von blechmassivumgeformten Bauteilen
    Im Rahmen des SFB TR 73 werden im Teilprojekt C6 das Ermüdungsverhalten von blechmassivumgeformten Bauteilen untersucht. Dabei wirken Fehlstellen in der Mikrostruktur, die durch die hohen Umformgrade bei diesen Umformprozessen entstehen bzw. wachsen, als mögliche Rissinitiatoren und beeinflussen so die Lebensdauer. Ziel ist es, anhand von Ermüdungsexperimenten, Rissfortschrittsmessungen und der Analyse mikrostruktureller Defekte die Lebensdauer blechmassivumgeformter Bauteile zu berechnen.
    Year: 2013
    Funding: SFB TR 73 TP C6
    Duration: 07/2013-12/2020
    IW592 Ermüdunsverhalten von blechmassivumgeformten Bauteilen IW592 Ermüdunsverhalten von blechmassivumgeformten Bauteilen
  • Analyse der belastungspfadabhängigen Schädigungs- und Mikrostrukturentwicklung zur numerischen Auslegung von Blech-Massiv-Umformprozessen
    Zur numerischen Berechnung etwaiger Schädigung in von mittels Blech-Massiv-Umformung gefertigten Bauteilen mit Funktionselementen erfolgte eine Analyse der belastungspfadabhängigen Schädigungs- und Mikrostrukturentwicklung der Werkstoffe DC04 und DP600 (IW) auf Basis gekoppelter Schädigungsmodelle (IUL, TU Dortmund). Diese dient dazu, geeignete Prozessfenster für komplexe mehrschrittige Blech-Massiv-Umformprozesse vorherzusagen.
    Year: 2013
    Funding: SFB TR 73 TP C4
    Duration: 01/2013-12/2020
  • Lebensdauergerechte Prozessauslegung für die Herstellung von blechmassivumgeformten Bauteilen
    Durch hohe und lokal unterschiedliche Umformgrade bei Blechmassivumformprozessen wird neben der Kaltverfestigung auch eine duktile Schädigung in Form von Poren in der Mikrostruktur eingebracht, die das Ermüdungsverhalten maßgeblich beeinflusst. Dies erfordert eine lebensdauergerechte Prozessauslegung, welche innerhalb dieses Projektes anhand einer Demonstrator-Hohlwelle untersucht wird.
    Year: 2019
    Funding: DFG
    Duration: 01/2019-12/2020
  • Entwicklung einer akustischen Messmethodik zum Nachweis mikrostruktureller Schädigung
    Um Funktionsbauteile mit komplexen Nebenformelementen herzustellen, werden bei Prozessen der Blechmassivumformung (BMU) Massivumformoperationen auf Blechhalbzeuge angewendet. Durch hohe und lokal unterschiedliche Umformgrade wird bei den BMU-Prozessen neben der örtlich unterschiedlich starken Kaltverfestigung auch eine gewisse duktile Schädigung in Form von Poren in die Mikrostruktur eingebracht. Im Fokus dieses Projekts steht deshalb die Entwicklung einer Prüfmethodik zur Quantifizierung duktiler Schädigung basierend auf der Laufzeitdetektion von Ultraschallwellen.
    Year: 2021
    Funding: DFG
    Duration: 01.03.2021 - 29.02.2024

School for Additive Manufacturing (SAM)

  • Additive manufacturing of functionally graded metals with coaxial powder-wire-hybrid feed
    By the processing of multi-materials with different compositions within one component, Functionally Graded Additive Manufacturing (FGAM) offers great potential for the demand-oriented design of additively manufactured functional components: By distributing different materials, the mechanical, thermal, chemical, magnetic and electrical properties of additively manufactured components can be adjusted with local resolution.
    Year: 2020
    Funding: Lower Saxony Ministry for Science and Culture
  • Targeted assembly of functional nanostructures by means of additive manufacturing
    The advantage of the wet chemical process for the production of nanoparticles is that various inorganic materials can be grown on many billions of nanoparticles with the precision of a few atomic monolayers. A variety of wet-chemical "bottom-up" production methods for nanoparticles of different sizes, shapes and material compositions are already known. Many of the resulting nanoscale materials have fascinating physical and chemical properties that are of great interest for a broad range of applications (e.g. catalysis, photocatalysis and sensor technology).
    Year: 2020
    Funding: Lower Saxony Ministry for Science and Culture
  • Passive control elements for intelligent flow control in heat exchangers
    Heat exchangers are the most frequently used devices in energy and process engineering plants. Typically, one heat-emitting and one heat-absorbing fluid is involved and these are designed for a nominal load point with regard to flow rates and temperature level. In the partial load range, for example, the flow rates of the fluids can deviate significantly from the nominal load case, which typically leads to incorrect distributions and consequently poor efficiency of the apparatus.
    Year: 2020
    Funding: Lower Saxony Ministry for Science and Culture
  • Five-axis Adaptive Manufacturing of Fiber-reinforced Plastic Components
    A decisive factor for energy-efficient mobility is the payload ratio, which can be optimised implementing lightweight construction concepts. As the already existing lightweight applications are highly uneconomical for small series and their possible applications are limited, alternative production concepts have to be developed.
    Year: 2020
    Funding: Lower Saxony Ministry for Science and Culture
  • Simulation and concept development for implants made of graded materials
    The use of graded materials with locally adapted properties can offer great added value for a variety of different applications. In biomedical engineering, such graded materials are of particular interest for implants, since the bimodal porous structure of bones can be reproduced and thus local mechanical properties such as stiffness or strength. For the development of implants, the stresses that occur during usage must be known and taken into account during construction.
    Year: 2020
    Funding: Lower Saxony Ministry for Science and Culture
  • Additive manufacturing of 3D-multi-material components for laser powder bed fusion
    With the help of laser powder bed fusion, 3D-multi-material components with an arbitrary material distribution in all three spatial directions can be realized: On the one hand, the porperties in the component can be adjusted voxel-wise, thus resolving conflicts of objectives, and on the other hand, additive manufacturing offers a high degree of design freedom.
    Year: 2020
    Funding: Leibniz University of Hannover
  • Additive manufacturing of integrated piezoresistive sensors
    Compared to conventional manufacturing processes, Additive Manufacturing offers a wide range of new design options, including a high potential for function integration. Fused Layer Modeling provides the possibility of combining several materials in one component without an additional joining process. For example, functions based on locally adapted thermal or electrical conductivity can be integrated into one component and piezoresistive structures can be realized by means of local application of composite materials.
    Year: 2020
    Funding: Lower Saxony Ministry for Science and Culture
  • Development of hybrid material systems with sensor properties
    Additive Manufacturing processes are becoming increasingly important regarding locally adapted material properties and functional integration. During the manufacturing process, inherent material properties can be specifically tailored to the respective area of application. Both the mechanical-technological and the physical properties of a component can be specifically modified.
    Year: 2020
    Funding: Lower Saxony Ministry for Science and Culture
  • Non-destructive optical characterization of microoptical systems
    The Additive Manufacturing of microoptical systems allows the efficient realization of novel optical structures. For the further development and improvement of manufacturing processes and optical designs, a comprehensive characterization of the manufactured components is necessary. To date, destructive methods or functional tests are the only options available for optical characterization. However, there is a great need for new, non-destructive methods for the three-dimensional characterization of optical components.
    Year: 2020
    Funding: Lower Saxony Ministry for Science and Culture
  • Simulation of the laser metal deposition process using meshfree methods
    Additive manufacturing has great potential for the realization of end products with optimized geometry and tailored material properties. The laser metal deposition process (LMD process) is an excellent option for depositing high-precision materials at various locations and is therefore a suitable process for the production of multi-materials. However, the uncertain quality of the final additively manufactured component has so far been a major obstacle for the industrial application of Additive Manufacturing.
    Year: 2020
    Funding: Lower Saxony Ministry for Science and Culture
  • Degradation behaviour of additively manufactured components with local functional properties
    Additively manufactured components with integrated functional areas or density gradients lead to the challenge that these may have a negative influence on important technological properties such as mechanical strength or corrosion resistance. Therefore, a comprehensive characterization of the property profile of functional components is required in order to establish the relationship between local microstructural features and degradation behaviour under mechanical load. With these data, additively manufactured functional components can be developed with regard to their intended field of application.
    Year: 2020
    Funding: Nds. Ministerium für Wissenschaft u. Kultur
    Duration: Förderung seit 2020
  • Process-integrated self-regulation of the Wire and Arc Additive Manufacturing (WAAM) process to produce graded designed materials
    How can the WAAM printer learn the height offset from its own process data in order to generate fully automatic three-dimensional graded designed components? In the future, a process-dependent variable for working in the third dimension can be extracted from the arc process itself. The self-regulating process becomes intelligent! The traditional approach of slicing can be transferred by the development of a point-to-point control to the robot based WAAM technology in kind of a self-controlled process to vary the possibilities to produce specially designed materials.
    Year: 2020
    Funding: Nds. Ministerium für Wissenschaft u. Kultur
    Duration: Förderung seit 2020
  • Strategies to increase product sustainability by Selective Laser Melting
    In this project, the potential of the industrial production of metallic components using Selective Laser Melting (SLM) as an Additive Manufacturing process is to be analysed with regard to ecological sustainability - defined by energy consumption over the product life cycle. The conditions under which SLM is more sustainable than existing conventional processes will be specified. This project focuses on functionalized structural components. The aim is to provide product design and quality engineers with a set of rules and to show potentials for improvements in sustainability.
    Year: 2020
    Funding: Lower Saxony Ministry for Science and Culture
  • Atomic Layer Deposition for conformal surface functionalization of parts produced by additive manufacturing
    Additive Manufacturing Processes enable the realization of components with complex geometries using new material combinations. In addition to the mere fulfilment of structural-mechanical tasks, these components will have to offer additional functional properties to an increasing extent in the future. The surface quality, which is closely linked to the respective additive manufacturing process, often limits their possible applications. Restrictions can arise directly from the microstructure and the chemical and physical properties of the material combinations used.
    Year: 2020
    Funding: Lower Saxony Ministry for Science and Culture
  • Functional nanoswitches for additively manufactured materials
    In the development of new Additive Manufacturing processes, the integration of precision optical functions places the highest demands on manufacturing tolerances. The required selective modern materials require an adaptation of the properties to a certain effect. Complex nanoswitches offer such physico-chemical property changes. Nanoswitches are able to change between different energetic electronic states physically and chemically. In doing so, properties such as refractive index, color, size, modulus of elasticity etc. change.
    Year: 2020
    Funding: Lower Saxony Ministry for Science and Culture
  • Restriction-compliant design of additively manufactured functionalised structural components
    Within this project, a methodology for designing functional structural components manufactured by SLM processes will be developed. Special attention will be paid to the designing of new components by using knowledge about components’ conditions under the influence of mechanical loads.
    Year: 2020
    Funding: Lower Saxony Ministry for Science and Culture
  • Additive production of functionalized silicone optics
    While additive manufacturing technologies for metals and polymers have been employed successfully in industry for many years, research into the generative production of silicones is still in its infancy. Especially with regard to optical elements such as lenses, this material class offers a high potential, since it can withstand higher ambient temperatures than polymers and can also be reversibly deformed by mechanical force.
    Year: 2020
    Funding: Leibniz University of Hannover

Additive Fertigung

  • Maßgeschneiderte Magnesiumlegierung für das selektive Laserschmelzen: Werkstoffentwicklung und Prozessmodellierung
    Die additive Fertigung, im speziellen das Laser-Pulverbettverfahren (PBF-LB), gewinnt in der Herstellung von Metallbauteilen eine immer größere Bedeutung. Die thermophysikalischen Eigenschaften 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 hierfür entwickelt, mit der diese prozessbedingten negativen Eigenschaften von Magnesium umgangen werden, um das Potential im Leichtbau und der Biomedizintechnik weiter ausschöpfen zu können.
    Year: 2018
    Funding: DFG - SPP 2122
    Duration: 09/2018-11/2021
  • Investigation of a novel additive manufacturing process for copper alloys based on the non-vacuum electron beam technology
    Aim of the project is the investigation of a novel additive manufacturing process using atmospheric electron beam technology and an assessment of its potential. To utilize the high power and power density of the non-vacuum electron beam, a wire-based process for large, near net-shape products is focus for this research project.
    Year: 2019
    Funding: DFG
    Duration: 07/2019-07/2021
  • 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.
    Year: 2022
    Funding: DFG - SPP 2122
    Duration: 01/2022-12/2024

Digitalisierung der Werkstofftechnik

  • Entwicklung einer innovativen, sensorgesteuerten Umwandlungslinie zum chargenweisen Bainitisieren von Hochleistungsbauteilen für den Leichtbau aus der Schmiedewärme
    Die Zielsetzung dieses Projektes ist die Entwicklung einer flexiblen Abkühlstrecke, die eine sensorkontrollierte, individuell gesteuerte Abkühlung von Hochleistungs-Schmiedebauteilen direkt aus der Schmiedewärme ermöglicht. Durch die Entwicklung einer geeigneten Sensortechnik soll die gezielte Einstellung von feinstrukturierten, bainitischen Gefüge mit vorteilhaften mechanischen Eigenschaften sowie eine Online-Qualitätssicherung in der Serienfertigung erfolgen.
    Year: 2017
    Funding: AiF / ZIM
    Duration: 01.01.2017 – 31.12.2019
  • Entwicklung einer zerstörungsfreien Umwandlungs-Sensortechnik zur Charakterisierung gradiert eingestellter Gefüge und Randzoneneigenschaften während der Werkstoffumwandlung im Abkühlpfad
    Ziel ist die Entwicklung einer Prüftechnik zur in-situ Charakterisierung der Gefügeausbildung und Randzoneneigenschaften während der Werkstoffumwandlung im Abkühlpfad innerhalb einer entsprechenden Fertigungslinie. Insbesondere die gradierten Werkstoffeigenschaften, die beim Einsatzhärten und beim Einsatzbainitisieren gezielt eingestellt werden, sind für das Erreichen der geforderten Bauteileigenschaften notwendig und daher von grundlegender Bedeutung für die Bauteilqualität. Die Wirbelstromprüftechnik soll somit erstmalig die Möglichkeit realisieren, die gradierten Werkstoffeigenschaften zerstörungsfrei zu erfassen, zu charakterisieren und im Rahmen der Qualitätssicherung zu dokumentieren.
    Year: 2017
    Funding: AiF-IGF
    Duration: 01.07.2017 – 30.06.2020
  • Elektromagnetische Härteprüfung für die Wärmeeinflusszone von Unterwasser-Schweißnähten
    Das angestrebte Forschungsziel ist ein belastbares Modell zur Abbildung der Härte an der Wärmeeinflusszone mittels Wirbelstromprüftechnik. Hierdurch entsteht erstmalig die Möglichkeit, Aussagen über die Härte direkt an Unterwasserstrukturen, z.B. der besonders relevanten Wärmeeinflusszone von Schweißnähten, zu treffen. Somit können mithilfe der in der AWS D3.6M vorgegebenen zulässigen Härte von 325 HV10 in der Schweißnaht, Reparaturmaßnahmen verifiziert und dokumentiert werden. Zudem wird speziell das Fehlerpotenzial bei der UW-Schweißung von Stählen mit CEV≥ 0,4 % vermindert.
    Year: 2020
    Funding: AiF-IGF
    Duration: 01.12.2020 – 30.11.2022
  • Schleifbrandprüfung mittels ZFP-Mikromagnetik unter Verwendung eines robusten Sensorsystems
    In der Prozesskette einsatzgehärter Hochleistungsverzahnungen ist die Hartfeinbearbeitung durch Schleifen der letzte notwendige Bearbeitungsschritt der Zahnflanken. Erfolgreiche Vorarbeiten, in welchen Prüfsysteme basierend auf der Wirbelstromprüfung mit und ohne Oberwellenanalyse auch unter anspruchsvollen Umgebungsbedingungen die Gefügecharakterisierung ermöglichten, werden auf die Prüfung der Randzone von Zahnradverzahnungen nach dem Schleifen übertragen. Zielsetzung ist es, Schleifbrand einfach und sicher zu detektieren und den Gefügezustand der geschädigten Randzone bewerten zu können.
    Year: 2020
    Funding: FVA
    Duration: 01.01.2020 – 31.03.2021
  • Prozesssichere Einstellung von Randzoneneigenschaften bei der spanenden Bearbeitung hochfester und duktiler Stähle mit einem lernfähigen Fertigungssystem
    Ziel ist die Entwicklung einer Methodik für eine prozesssichere Einstellung von Randzoneneigenschaften bei der spanenden Bearbeitung von Stählen mit Restaustenit mit einem lernfähigen Fertigungssystem. Der Restaustenit wandelt unter Krafteinwirkung in Martensit um. So sollen ohne Wärmebehandlung im Drehprozess verschleißfeste Oberflächen erzeugt werden. Die eingestellten Randzonen werden dabei im Prozess mittels einer Wirbelstromprüftechnik erfasst.
    Year: 2021
    Funding: DFG / SPP 2086 „Oberflächenkonditionierung in Zerspanprozessen“
    Duration: 01.10.2021 – 30.09.2024

Ressourceneffizienz/Nachhaltigkeit

  • FOR1766 – Teilprojekt TP4: Hochtemperatur-Formgedächtnislegierungen – Von den Grundlagen zur Anwendung
    Neue Legierungen werden in der Industrie nur verwendet, wenn deren Verhalten unter Betriebsbedingungen exakt vorhergesagt werden kann. Daher ist die Entwicklung neuer kostengünstiger Hochtemperatur-Formgedächtnislegierungen nicht das einzige Ziel der Forschergruppe. Vielmehr sollen die neuen Legierungen vollständig charakterisiert werden, um eine vollständige Datenbank zu generieren und um Modelle zu entwickeln, die die Lücke zwischen atomarer und makroskopischer Ebene überbrücken. Dafür werden zyklische Experimente zur funktionellen Degradation der Legierungen sowie detaillierte Untersuchungen hinsichtlich der Mikrostruktur durchgeführt.
    Year: 2015
    Funding: DFG
    Duration: bis 10.2018
  • SPP 1640 – Teilprojekt A4: Elektrochemisch unterstütztes Fügen blechförmiger Werkstoffe
    Kurzbeschreibung: Im Rahmen des Forschungsvorhabens soll ein innovatives umformtechnisches Fügeverfahren grundlegend untersucht werden, das elektrochemisch unterstützte Fügen (ECUF). Durch den Einsatz eines inkrementellen Wirkprinzips zusammen mit einer speziellen elektrochemischen Inline-Vorbehandlung sollen bestehende Restriktionen von Pressschweißverfahren hinsichtlich der Flexibilität, möglicher Materialkombinationen oder auch Fügestellengeometrien überwunden werden. Die Charakterisierung und Analyse der hergestellten Verbindung ist die Grundlage für eine gezielte Anpassung und Weiterentwicklung des Fügeprozesses und seiner Parameter. Mit diesem neuen Fügeverfahren soll eine Erweiterung des Anwendungsspektrums im Hinblick auf die effiziente Herstellung partiell verbundener Leichtbaustrukturen aus metallischen Werkstoffen erreicht werden.
    Year: 2015
    Funding: DFG
    Duration: bis 31/12/18
  • Modellierung und Untersuchung der Degradation von Hüllrohrmaterialien aus Zr-Legierungen durch Hydridbildungs- und Hydridverteilungsprozesse im Hinblick auf die Langzeitzwischenlagerung (KEK)
    Das Projekt MUDZ befasst sich mit Untersuchungen zum Reorientierungsverhalten von Zirkoniumhydriden in Folge verschiedener thermischer und mechanischer Lastzustände in Zircaloy-2, das als Hüllrohr in Brennstäben von Kernreaktoren zum Einsatz kommt. Hierdurch sollen Modellvorstellungen entwickelt werden, die eine Abschätzung des Hydridverhaltens in der längerfristigen Zwischen- und Endlagerung von abgebrannten Brennelementen ermöglichen.
    Year: 2017
    Funding: BMWi
    Duration: 12.2017-08.2021
  • Aluminiumlegierungen mit angepasstem Schmelzintervall für das prozessintegrierte Ausschäumen beim Strangpressen
    Ziel dieses Projekts ist es, die Grundlagen zum direkten Ausschäumen von Hohlstrukturen aus Al-Legierungen mittels Verbundstrangpressen zu erarbeiten. Der außenliegende strukturgebende Konstruktionswerkstoff übernimmt hierbei die Krafteinleitung, den Korrosionsschutz sowie Zugkräfte, während der innenliegende Schaumwerkstoff die Biegesteifigkeit, Dämpfungseigenschaften und Energieabsorption erhöht. Solche stranggepressten, ausgeschäumten Strukturen können z. B. vorteilhaft im Automobilbau als Crashprofile eingesetzt werden. Prozessintegriert ausgeschäumte Strukturen bzw. Schaumstrukturen mit dichter Decklage werden, ungeachtet ihres besonderen Eigenschaftsspektrums, bisher noch nicht industriell in Großserie eingesetzt. Dies ist zum einen der begrenzten Gestaltungsfreiheit bei der Herstellung ausgeschäumter Bauteile mit dichten Decklagen geschuldet, andererseits werden bei der Herstellung bisher aufwändige Zusatzoperationen wie zusätzliche Schäum-, Manipulations- und Verbindungsprozesse benötigt.
    Year: 2017
    Funding: DFG
    Duration: 05/2017-01/2021
  • Hybride Schneidverfahren zum thermischen Trennen dickwandiger Reaktorbauteile unter Wasser
    Im Rahmen des Projektes wird für den Rückbau kerntechnischer Anlagen ein hybrider Schneidbrenner entwickelt welcher die prozesssichere Zerlegung dickwandiger Komponenten unter den gegebenen Randbedingungen ermöglichen ermöglicht. Auf Grund der hohen radiologischen Belastung, insbesondere von Bauteilen im Umfeld des Reaktordruckbehälters, müssen diese Komponenten zur Erzielung einer ausreichenden Abschirmung unter einer Wasserabdeckung von mehreren Metern zerlegt werden.
    Year: 2017
    Funding: BMBF
    Duration: 01.11.2017 - 30.4.2021
  • IRTG 1627 – Teilprojekt C5: Virtuelle Gestaltung und Herstellung von belastungsangepassten Rohren
    Steel tubes featuring lengthwise tailored properties are promising for applications where a subsequent deformation requires locally adapted mechanical properties. Within this project suited models to predict both microstructure and mechanical properties due to a new manufacturing process consisting of tube forming, inductive heating and adapted quenching shall be developed. Locally adapted microstructures shall be realized by an intercritical annealing. The models shall be validated at the example of steel tubes manufactured in the workshop.
    Year: 2017
    Funding: DFG
    Duration: 01/10/2016 – 30/09/2019
  • Herstellung und Applikation thermoplastumhüllter Lotpartikel für die löttechnische Fertigung mit pulverförmigen Hartloten
    Im Rahmen dieses Projektes werden Lotpulver untersucht, die mit einer thermoplastischen Umhüllung überzogen sind. Die Partikelumhüllung soll hierbei zwei Aufgaben erfüllen: Zum einen werden die metallischen Lotpartikel mit dem elektrisch nicht leitendem Kunststoff isoliert, sodass es möglich wird, die Partikel elektrostatisch aufzuladen und damit für den Einsatz elektrostatischer Pulverbeschichtungsprozesse als neuartiges, lösungsmittelfreies Lotapplikationsverfahren nutzbar zu machen. Zum anderen soll die Verwendung eines Thermoplasten als Kunststoffumhüllung dazu dienen, (ggf. elektrostatisch abgeschiedenes) Lotpulver durch eine Wärmebehandlung ähnlich dem Einbrennen von Kunststoffpulverbeschichtungen haftfest mit der zu belotenden Oberfläche zu verbinden, um lager- und chargierfähige Vorbelotungen mit Lotpulvern zu erzeugen. Aus wissenschaftlich-technischer Sicht sind hierzu lötprozessgeeignete Thermoplaste zu identifizieren und ein einfaches und wirtschaftliches Verfahren zur Umhüllung der Lotpulver zu entwickeln. Benchmark für die Herstellung und Anwendung der thermoplastumhüllten Pulver ist das für derartige Lötaufgaben bislang eingesetzte Beschichten mit lösungsmittelbasierten, binderhaltigen Lotpulversuspensionen. Es wird erwartet, dass mit thermoplastumhüllten Lotpulvern und deren trockener Applikation substanzielle technische, ökonomische sowie ökologische Vorteile im Vergleich zum Stand der Technik erzielt werden können. Nutzer dieser Technologie sind sowohl Hersteller von Lötprodukten aus Lotpulvern, die hiermit ihr Portfolio erweitern, als auch Anwender von Löttechnologie, denen neue wirtschaftliche Lotapplikationsverfahren mit dem Produkt ermöglicht werden.
    Year: 2017
    Funding: AiF
    Duration: 01.02.2017-31.01.2019
  • Erweiterung der Prozessgrenzen bei der Weiterverarbeitung von gewalztem Halbzeug durch Analyse der Ursache-Wirkungs-Beziehungen beim Planrichten
    Das Ziel dieses Forschungsprojekts liegt in der Erarbeitung eines prozessstufenübergreifenden Prognosemodells zur Beschreibung relevanter Ursachen-Wirkungs-Beziehungen beim Planrichten von Stahl- und Aluminiumhalbzeugen. Die Weiterverarbeitung von gewalzten Bändern in Umform- oder Trennprozessen erfordert einen planen Einlaufzustand mit kontrolliert eingestellten und möglichst homogenen Eigenschaften. Diese geforderten Eigenschaften sind meist, bedingt durch Imperfektionen, die während der Halbzeugherstellung und dem Transport als Coil entstehen, nicht gegeben. Der Prozess des Richtwalzens ermöglicht es, mit einer wechselnden Biegebeanspruchung, das einlaufende Material plan zu richten und die Blecheigenschaften kontrolliert zu beeinflussen. Da sich prozessbedingte Inhomogenitäten des Einlaufmaterials auf die Werkstoffeigenschaften nach dem Richtprozess auswirken, ist eine gezielte Korrektur des Richtprozesses über die abgewickelte Halbzeuglänge notwendig. Durch die Ermittlung aller relevanten Ursachen-Wirkungs-Beziehungen sollen Richtlinien innerhalb eines Prognosemodells für das Planrichten abgeleitet werden, die eine Maximierung der Prozessgrenzen in der jeweiligen nachstehenden Fertigungsstufe erlauben.
    Year: 2017
    Funding: AiF
    Duration: 04/2017 – 03/2019
  • Untersuchung des kombinierten Einflusses des Dressierens und Rollenrichtens von Dünnblechen aus Materialien mit unterschiedlichem Kristallgitter
    Die resultierenden Eigenschaften von Blechen werden maßgeblich durch die abschließenden Prozesse des Dressierens und Richtens bestimmt. Das Ziel des Dressierens besteht in der Beseitigung von Lüders-Bändern beispielsweise für einen nachfolgenden Tiefziehprozess durch Überschreiten der Streckgrenze sowie in der Einstellung einer definierten Oberflächentopologie. Zur Erzeugung ebener Blechoberflächen erfolgt ein Richten mit Rollenrichtmaschinen. Die vertikalen Achsen der oberen und unteren Rollen sind dabei gegeneinander versetzt, was eine zyklisch alternierende Biegung des Bleches verursacht. Die Kombination dieser Umformverfahren beeinflusst maßgeblich die finalen Blecheigenschaften (Mikrostruktur, Textur, mechanische Eigenschaften, Eigenspannungen, Ermüdungsfestigkeit), die im Rahmen dieses Projektes charakterisiert und für die Weiterverarbeitung von Blechen mit unterschiedlichen Gitterstrukturen (krz - Stahl, kfz - Kupfer, hdp - Titan) optimiert werden sollen.
    Year: 2017
    Funding: DFG
    Duration: 01.10.2016-30.09.2019
  • Erhöhung der Verschleißbeständigkeit von Schmiedewerkzeugen durch Einsatz eines intelligenten Warmarbeitsstahls in Kombination mit einer werkstoffspezifisch angepassten Nitrierbehandlung
    Am Warmarbeitsstahl 1.2365 mit einem zusätzlichen Masseanteil von 2% Mangan und 1,5% Nickel wird die Austenitstarttemperatur (Ac1b- Temperatur) gezielt gesenkt, sodass während des Schmiedeprozesses infolge der thermomechanischen Bedingungen eine wiederkehrende zyklische Randschichthärtung gebildet wird (siehe Bild 1). An thermomechanisch geringer belasteten Bereichen, an denen keine Neuhärtung eintritt, trägt die Nitrierschicht zum Verschleißschutz des Schmiedewerkzeugs bei.
    Year: 2017
    Funding: AiF-FOSTA
    Duration: 10/2017-06/2020
  • Steigerung technologischer Eigenschaften durch Kryobehandlung von Werkzeugstählen „Nanocarbide“
    Bei der Wärmebehandlung von hochlegierten Werkzeugstählen ist die Kryobehandlung, d.h. das Herunterkühlen des Werkstücks auf die Temperatur des flüssigen Stickstoffs, eine Zusatzbehandlung in der Wärmebehandlungskette Vergüten, mit der die Verschleißbeständigkeit und Zähigkeit von Stählen verbessert werden kann. Durch die Anwendung einer Kryobehandlung wird zum einen Restaustenit in Martensit umgewandelt und zum anderen eine homogenere Verteilung von Karbiden erzielt.
    Year: 2017
    Funding: AiF-FOSTA
    Duration: 01/2017-06/2020
  • Forschungsvorhaben P 1197 (AiF-Nr. 18157N): Eigenspannungen gelöteter Stahlmischverbindungen
    Eine Vielzahl von Komponenten -beispielsweise für Kraftfahrzeuge, Anlagen der Energie- und Heizungstechnik oder im allgemeinen Anlagenbau- wird mit löttechnischen Fertigungsverfahren produziert. Viele dieser Bauteile werden aus hochlegierten Stahlwerkstoffen gefertigt, die in Vakuum- oder Schutzgasöfen bei Temperaturen oberhalb von 900°C gelötet werden. Für eine Reihe von Anwendungen ist es wünschenswert, ferritische und austenitische Stahlwerkstoffe miteinander zu fügen. Aufgrund der unterschiedlichen thermomechanischen Eigenschaften der Fügepartner und der verwendeten Lote können hierbei erhebliche Eigenspannungen auftreten, die zu einer signifikanten Schwächung dieser Lötverbindungen im Vergleich zu Lötverbindungen aus artgleichen Stahlwerkstoffen führen. Im Rahmen dieses Projektes werden die Eigenspannungen in Abhängigkeit von den gewählten Werkstoffkombinationen, den Fügegeometrien und den Prozessbedingungen beim Ofenlöten detailliert analysiert und bewertet. Aus den Ergebnissen werden Fertigungsstrategien zur Minimierung von Eigenspannungen in gelöteten Mischverbindungen abgeleitet und validiert. Ziel des Projektes ist es, löttechnisch geeignete Konstruktionen und werkstoffangepasste Lötprozesse für die Fertigung von gelöteten Stahlmischverbunden mit minimalen Eigenspannungen zu entwickeln. Die Hersteller sollen damit in die Lage versetzt werden, zukünftig Hybridbauteile aus unterschiedlichen rostfreien Stahlqualitäten auch über eine löttechnische Fertigungsroute prozesssicher herstellen zu können. Insbesondere die ferritischen rostfreien Stähle, die in gelöteten Bauteilen bislang kaum zum Einsatz kommen, werden hierdurch als Konstruktionswerkstoffe weiter an Bedeutung gewinnen
    Year: 2018
    Funding: AiF-FOSTA
    Duration: 01.11.2016-31.10.2018
  • Forschungsvorhaben 07.088 (AiF-Nr. 19.839 N): Cu-Al-Verbundlote
    Mit den Aluminiumbronzen sind Kupferlegierungen bekannt, die eine hervorragende Warmfestigkeit sowie eine hohe Korrosions- und Verzunderungsbeständigkeit aufweisen. Allerdings lassen sich diese Legierungen als Lote z.B. für CrNi-Stähle aufgrund der hohen Sauerstoffaffinität des Aluminiums sehr schlecht bei Ofenlötprozessen verarbeiten. Der Lösungsansatz besteht in der Verwendung von Lotverbunden bestehend aus einem Aluminiumkern und einer Kupferdeckschicht, wobei über das Verhältnis der verwendeten Materialstärken die Zielzusammensetzung vorgegeben ist. Die gewünschte Lotlegierung bildet sich erst "in situ" während des Aufschmelzvorgangs. Die Verbundlotgeometrie sowie die Temperaturführung beim Ofenlöten bestimmen dann in weiten Grenzen die Lötgutmetallurgie und damit die technologischen Eigenschaften der resultierenden Lötverbindung. Diese Abhängigkeiten zu untersuchen und hieraus anwendungsgeeignete Aluminiumbronze-Verbundlote und Ofenlötprozesse zu entwickeln, ist Ziel dieses Projektes. Cu-Al-Lotverbunde lassen sich sowohl als Drähte als auch als Folien herstellen, sodass sie für eine Vielzahl von Lötanwendungen geeignet sind. Profitieren können hiervon sowohl Lothersteller als auch Unternehmen, die Lötbaugruppen aus CrNi-Stählen fertigen, welche im Automobilbau, in der Heiz- und Klimatechnik oder im Apparatebau in unterschiedlichsten Formen und Ausführungen benötigt werden.
    Year: 2018
    Funding: AiF-DVS
    Duration: 01.01.2018-31.12.2019
  • Forschungsvorhaben 07.084 (AiF-Nr. 19.056 BG): Untersuchungen zum Einfluss von Stickstoff in der Lötatmosphäre auf die Lebensdauerfestigkeit Ni-Basis-gelöteter CrNi-Stahl-Verbindungen unter korrosiver Belastung
    Der weitverbreitete Einsatz von Stickstoff als Prozess- oder Kühlgas beim Löten von CrNi-Stählen mit Nickelbasisloten führt mitunter zu massiven Problemen in Hinblick auf die Korrosionsbeständigkeit der hergestellten Lötverbindungen, die offenbar mit einer Aufstickung der Werkstoffe im Bereich der Fügezone zusammenhängt. Im Rahmen des Forschungsvorhabens soll daher aufklärt werden, in welchem Maße und unter welchen Lötprozessbedingungen eine Stickstoffanreicherung im Lötnahtbereich stattfindet und wie dies das Korrosionsverhalten und auch die Lebensdauer der Lötungen beeinflusst. Im Einzelnen wird hierbei untersucht, welcher Zusammenhang zwischen dem Grad der Stickstoffanreicherung und den gewählten Prozessbedingungen beim Löten bestehen, wie sich die unterschiedlichen Aufstickungsgrade auf das elektrochemische Korrosionsverhalten der Lötverbindungen auswirken und welche Folgen der Grad der Aufstickung und die hieraus resultierenden Korrosionsschäden auf die Zeitfestigkeit der Lötverbindungen haben. Aus den Ergebnissen werden für die besagten Ofenlötverfahren Prozessbedingungen abgeleitet, bei denen die aufstickungsbedingte Folgen an den gelöteten Bauteilen vermieden werden können, ohne auf den im Vergleich zu alternativen Prozessgasen (Argon, Wasserstoff) sehr kostengünstigen und sicherheitstechnisch einfach zu handhabenden Stickstoff verzichten zu müssen.
    Year: 2018
    Funding: AiF-DVS
    Duration: 01.04.2016-30.09.2018
  • Erzeugung von Bereichen mit reduzierter Festigkeit an formgehärteten Bauteilen mittels einer Temperierungsstation
    Das Projekt soll die Methodik einer lokalen Temperierung austenitisierter Werkstoffe vor oder zwischen einzelnen Umformschritten zur gezielten Einstellung einer erwünschten Mikrostruktur in eine praxisnahe Anwendung am Beispiel des Formhärtens überführen. Mittels der Technologie einer Zweiphasenspraykühlung sollen in Zusammenarbeit mit dem Kooperationspartner, der Volkswagen AG, gradierte Materialeigenschaften in Formhärtebauteilen basierend auf lokal an¬gepassten Mikrostrukturen erzielt werden. Formgehärtete Bauteile, die Bereiche mit lokal reduzierter Festigkeit aufweisen, zeigen eine gesteigerte Fügbarkeit und erleichtern den Beschnitt. Im beantragten Transferprojekt soll die Mikrostrukturanpassung durch eine gezielte Vorkühlung lokal begrenzter Bauteilbereiche vor dem eigentlichen Formhärtevorgang erfolgen. Zur Auslegung einer derartigen Vorkühlung mittels Zweiphasenspray und einer gleichzeitigen Temperierung nicht zu kühlender Bauteilbereiche auf Temperaturen oberhalb Ac3 soll eine geeignete Temperierungs¬einheit entwickelt werden. Dazu kann auf numerische Simulationsmodelle und Erfahrungen aus dem laufenden Projekt zurückgegriffen werden. In den vorgekühlten Bereichen soll zunächst eine Temperatur im Bereich der Bainitstufe oder ggf. Perlitstufe eingestellt werden, um vorzugsweise eine bainitische Gefügeumwandlung während der anschließenden gleichförmigen Abkühlung im Formhärtewerkzeug zu erzeugen. Bereiche, die aus einem Temperaturniveau oberhalb von Ac3 abgeschreckt werden, erfahren durch die Abkühlung im Formhärtewerkzeug hingegen eine martensitische Umwandlung. Als Beispiel ist in der Abb. 1 der mögliche Härteunterschied infolge der verschiedenen Temperaturführungen gezeigt. Vorteilhaft bei dieser Vorgehensweise ist, dass keine lokal temperierten Formhärtewerkzeuge erforderlich sind und sich kurze Haltezeiten beim Formhärten realisieren lassen. Letztendlich soll die praxis¬taugliche Einsatzfähigkeit der Temperierungsstation für die lokale Ausbildung von unterschiedlichen Gefügen durch lokale Abkühlung bei gleichzeitiger lokaler Aufrechterhaltung des austenitisierten Zustands der Platinen, nachgewiesen werden. Seitens der Leibniz Universität Hannover erfolgen die Auslegung der Temperierungsstation und das Formhärten am Institut für Umformtechnik und Umformmaschinen und die Entwicklung der Vorkühlvorrichtung und die Mikrostrukturcharakterisierung am Institut für Werkstoffkunde.
    Year: 2018
    Funding: DFG
    Duration: 01/07/2017 – 30/06/2019
  • Innovative Mischbauweisen mit dünnwandigen Aluminiumdruckguss-Strukturen mittels Bolzensetzen und fließlochformenden Schrauben
    Aluminiumgussbauteile finden aufgrund ihres spezifischen Gewichts, ihrer hohen Steifigkeit und der individuellen Formgestaltung eine immer stärkere Anwendung. Eine Voraussetzung für den Einsatz dieser Gussbauteile in Mischbaustrukturen mit Aluminium- oder Stahlblechen ist die Anwendung einer geeigneten Verbindungstechnik. Aufgrund der Individualität in der Formgebung liegt bei diesen Bauteilen häufig eine nur einseitige Zugänglichkeit zur Fügestelle vor. Fügeverfahren welches das einseitige Fügen von Aluminiumgussbauteilen ermöglichen sind z.B. das fließlochformende Schrauben und das Bolzensetzen. Bei Verfahren mit einseitig zugänglicher Fügestelle ist die lokale Fügestellensteifigkeit von entscheidender Bedeutung. Diese kann bei Gussbauteilen lokal sehr unterschiedlich sein. So ergeben Hohlbereiche geringe Steifigkeiten, hingegen Fügestellen zwischen Verrippungen erhöhte Steifigkeiten. Verminderte Fügestellensteifigkeiten erschweren die Verbindungsherstellung und führen zu Bauteildeformationen, zu Spalten zwischen den Fügepartnern sowie beim hybriden Fügen zu einer schlechteren Klebstoffanbindung. Grund dafür sind die im Fügeprozess statisch oder schlagartig eingebrachten Fügekräfte. Um die beschriebene Problemstellung zu lösen, wird ein ganzheitlicher Lösungsansatz zur Auslegung und fügegerechten Gestaltung von Gussbauteilen verfolgt, welcher es in einer frühen Phase der Konstruktion und Fertigungsplanung ermöglicht, Bauteile den Fügeverfahren mit einseitiger Zugänglichkeit entsprechend fügegerecht zu gestalten und Fertigungsabläufe besser zu planen. Die Projektergebnisse können in der Konstruktion von Gussbauteilen genutzt werden, um diese für die einseitigen Fügeverfahren optimiert zu entwickeln. Das zu entwickelnde Musterbauteil kann bei KMU und OEMs in frühen Phasen der Produktentwicklung, genutzt werden, um eine Bemusterung in Abhängigkeit der Bauteilsteifigkeit durchzuführen und den Einfluss von fertigungsbedingten Störgrößen zu untersuchen. Projektpartner: Universität Paderborn, Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik (LWF)
    Year: 2018
    Funding: AiF
    Duration: 01.01.2017 - 30.06.2019
  • Präzisionsschmieden gegossener Vorformen
    Die Technologie des Schmiedens von gegossenen Vorformen (Gieß-Schmieden) stellt eine Alternative zur konventionellen Herstellung von Stahlbauteilen mit komplexen Geometrien dar. Hauptziel der geplanten Untersuchungen ist die Gewinnung von Erkenntnissen über die Entwicklung der mechanischen und mikrostrukturellen Eigenschaften des Gefüges der Gussvorform während der Umformung und die Identifizierung von geeigneten Prozessparametern.
    Year: 2018
    Funding: DFG
    Duration: 10/2018-12/2020
  • Microstructure-Functional Behavior-Relationships in High Entropy Shape Memory Alloys
    Um die Funktionalität und das Ermüdungsverhalten von Formgedächtnislegierungen zu verbessern werden hochtropische Formgedächtnislegierungen mit equiatomarer Zusammensetzung entwickelt. Diese sollen martensitische Umwandlungen in hohen Temperaturregimen ermöglichen und eine hohe Reversibilität aufweisen. Hierfür wird ein grundlegendes Verständnis über Ausscheidungen innerhalb der Mikrostrukturen solcher Legierungen und ihr Verhalten auf äußere Lasten sowie Wärmebehandlungen gebildet.
    Year: 2018
    Funding: DFG
    Duration: 01/2018-12/2020
  • Ganzheitliche Modellierung des Kurzzeitanlassens im Prozess des induktiven Randschichthärtens
    Durch das induktive Kurzzeitanlassen ist eine Flexibilisierung bestehender Prozessketten des Induktionshärtens bei gleichbleibender Produkt- und Prozessqualität realisierbar. Durch die im Vorhaben untersuchte nummerische Prozessauslegung kann der experimentelle Aufwand zur Ermittlung von werkstoff- und geometriespezifischen Induktionsanlassparametern deutlich reduziert und somit die Attraktivität dieser innovativen Anlasstechnologie gesteigert werden.
    Year: 2018
    Funding: AiF-FOSTA
    Duration: 03/2018-08/2020
  • Tailored Tempering von 7xxx-Aluminiumlegierungen
    Ziel des Projekts „Tailored Tempering“ ist die Entwicklung einer maßgeschneiderten Wärmebehandlung zur Erzeugung belastungsangepasster Bauteile für den Karosseriebau aus hochfesten Aluminiumlegierungen der 7xxx-Reihe. Duktile und hochfeste Bereiche in einem Bauteil werden mit einer stufigen Wasser-Luft-Sprayabkühlung des Bleches vor dem Tiefziehen im W-Zustand und anschließendem Warmauslagern erzeugt. Projektbegleitend werden mechanische und Spannungsrisskorrosionsuntersuchungen durchgeführt.
    Year: 2018
    Funding: AiF-FOSTA
    Duration: 09/2018-08/2020
  • Induktionswärmetechnik als praxisrelevantes Vor- und Nachbehandlungsverfahren zur Verbesserung der Schweißnahtqualität beim Unterwasserschweißen von Feinkornstählen mit erhöhtem Kohlenstoffäquivalent
    Ziel des Forschungsprojektes ist die Erarbeitung einer effektiven Alternative zur aufwändigen Temper-Bead-Technik, um höherfeste Stähle und Feinkornbaustähle mit einem Kohlenstoffäquivalent von CEV > 0,4 hyperbar nass schweißbar zu machen. Dabei sollen der Wasserstoffgehalt und das Gefüge kontrollierbar werden.
    Year: 2019
    Funding: AiF
    Duration: 01.07.2018 - 30.06.2020
  • Untersuchungen zur Ermüdungsfestigkeit von nass geschweißten Offshore-Stählen
    Ziel des Forschungsprojektes ist es, valide Ermüdungsfestigkeitswerte für hyperbar nass geschweißte 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. Dabei soll neben dem Einfluss der Wassertiefen auch der Wasserstoffgehalt als möglicher Einfluss auf den Rissstart untersucht werden.
    Year: 2019
    Funding: AiF
    Duration: 01.12.2019 - 31.05.2022
  • Füllstoffoptimierte Doppelmantel-Fülldrähte zum nassen UW-Schweißen
    Die Analyse des Verfahrens zum nassen Unterwasserschweißen zeigt, dass die Verwendung des Fülldrahtes großes Potential für diesen Prozess bietet, als günstige und vielfältig einsetzbare Alternative zur Stabelektrode den UW-Markt zu bereichern. Ziel des Forschungsprojektes IGF 20363 N ist es, die Grundlagen zur Entwicklung eines füllstoffoptimierten Doppelmantelfülldrahts für das nasse Schweißen unter Wasser zu schaffen.
    Year: 2019
    Funding: AiF
    Duration: 01.01.2019 - 30.06.2021
  • 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.
    Year: 2019
    Funding: BMWi und Volkswagenstiftung
    Duration: 01.10.2019 - 30.09.2024
  • Entwicklung eines 3D-Modells zur Beschreibung der Mikrostrukturentwicklung in Nickelbasis-Superlegierungen bei starker thermo-mechanischer und thermo-chemischer Kopplung
    In Kooperation mit dem Institut für Kontinuumsmechanik (IKM) soll ein Modell entwickelt werden, das das Verhalten der Mikrostruktur von Nickelbasis-Superlegierungen bei Kriechbelastung beschreibt. Es werden Kriechversuche durchgeführt und die Änderungen der Mikrostruktur mittels DIC (Digital Image Correlation) und Orientierungsmessungen verfolgt, welche sowohl im Rasterelektronenmikroskop, als auch dreidimensional im Röntgenmikroskop (mit DCT, Diffraction Contrast Tomography) durchgeführt werden.
    Year: 2019
    Funding: DFG
    Duration: 01/2019-12/2020
  • HyFunk - Experimentelle und numerische Untersuchungen zu lokal aufschäumbaren Strangpressprofilen für die additive Fertigung von hybriden Funktionsstrukturen
    Leichtbaukonzepte bieten vielversprechende Lösungsansätze für eine ressourceneffiziente und nachhaltige Entwicklung und Fertigung technischer Funktionsstrukturen. Eine erfolgversprechende Leichtbaustrategie liegt hierbei in der Zusammenführung unterschiedlicher Materialien zu integrierten hybriden Strukturen aus Metall, Kunststoff und ggf. Verstärkungsfasern. Durch die gezielte Kombination der spezifischen Materialeigenschaften können funktionsgerechte, gewichtsoptimierte und individualisierte hybride Funktionsstrukturen hergestellt werden.
    Year: 2020
    Funding: DFG
    Duration: 05/2020-04/2023
  • Entwicklung von Halbzeugen mit optimierten Dämpfungseigenschaften auf Basis von pseudoelastischen eisenbasierten Formgedächtnislegierungen (FGL)
    Ziel des Projektes ist die Entwicklung von Halbzeugen mit definierten Dämpfungseigenschaften für eine spätere Anwendung in Stützen-Träger-Verbindungen. Für die Untersuchungen soll aufgrund der vielversprechenden Eigenschaften aktueller Forschungsvorhaben die eisenbasierte FGL Fe36Mn8Al8,5Ni verwendet werden. Im Gegensatz zu FGL die auf Ni-Ti-, Cu- oder Co-Ni- basieren, weist Fe36Mn8Al8,5Ni zum Teil deutlich geringere Materialkosten auf und wegen der Analogie zu den bekannten Stahlwerkstoffen kann die bereits etablierte Anlagen und Prozesstechnik verwendet werden. Die bereits an monokristallinem Material erzielten Ergebnisse sollen auf polykristallines Material und praxisnahe Anwendungen überführt werden. Im besonderen Fokus der Untersuchung steht der Schweißprozess und der Einfluss auf die FGL-Eigenschaften mit vor- und nachgelagerter Wärmebehandlung.
    Year: 2020
    Funding: DFG HA 5843/14-1 / und MA 1175/82-1
    Duration: 01.09.2019 – 15.05.2023
  • Untersuchung und Optimierung der Prozessparameter und Werkzeuge zum Unterwasserkleben von Halterungssystemen
    Ziel des Projektes ist die Untersuchung des Einflusses der Prozessparameter des mehrstufigen Injektionsverfahrens (Medien, Zeiten, Drücke, etc.) auf die Verbindungsgüte und die Entwicklung eines entsprechenden teilautomatisierten Werkzeugs für den Einsatz durch Taucher oder ROVs. Dazu erfolgt die Festlegung von Oberflächenvorbereitungsverfahren bzgl. ihrer Reinigungsqualität und Anwendung im Unterwasserbereich. Zur Steigerung der Langzeitbeständigkeit wird die Abdichtung der Klebfuge untersucht und ein autarkes Heizsystem für die Aushärtung entwickelt.
    Year: 2020
    Funding: AiF-IGF
    Duration: 01.02.2020 - 31.06.2022
  • Untersuchungen der Elektrodengeometrie und des Elektrodenmaterials zur Erzielung einer höheren Elektrodenstandzeit beim manuellen Elektrokontakttrennen unter Wasser
    Das UW-Elektrokontakttrennen ist ein elektrothermisches Metallbearbeitungsverfahren, bei dem die direkte Umwandlung von elektrischer in thermische Energie mittels Joulescher Erwärmung und Lichtbogenerwärmung erfolgt. Das Ziel des Forschungsvorhabens leitet sich aus dem hohen Verschleiß der Scheibenelektrode ab. Dieser soll beim manuellen und halbautomatischen Elektrokontakttrennen unter Wasser durch eine Optimierung des Elektrodenwerkstoffes und der Elektrodengeometrie minimiert werden.
    Year: 2020
    Funding: AiF-IGF
    Duration: 01.12.2019 - 31.05.2022
  • Steigerung der Wirtschaftlichkeit der Wasserstrahltechnik durch die Entwicklung eines Systems zum automatisierten Schneidkopfwechsel (SESAM)
    Im Rahmen des Vorhabens „SESAM“ wird ein System zum automatisierten Schneidkopfwechsel in der Wasserstrahltechnik entwickelt. Durch die komplexen Anforderungen an die Verbindung zwischen Strahlwerkzeug und Führungsmaschine, existiert bisher kein solches System auf dem Markt. Ein Werkzeugwechsel ist erforderlich, um zwischen Verfahrensvarianten des Wasserstrahlschneidens zu wechseln oder um Verschleißteile, wie Wasserdüsen oder Fokussierrohre auszutauschen. Neben der Ausrichtung des Werkzeugs gegenüber seinem Bezugssystem, muss die Verbindung auch die Abdichtung gegen den in der Wasserstrahltechnik eingesetzten Arbeitsdruck gewährleisten.
    Year: 2020
    Funding: BMWi - WIPANO
    Duration: 01.03.2019 - 01.02.2021
  • Untersuchung der Mikromechanismen des elektroplastischen Effekts in Magnesiumlegierungen mittels Elektronenmikroskopie
    Für Magnesiumlegierung ist die Nutzung des elektro-plastische Effektes besonders attraktiv, da hier aufgrund des hexagonal dichtest gepackten Gitters, d.h. der eingeschränkten Zahl der Gleitsysteme, eine schlechte Umformbarkeit bei Raumtemperatur vorliegt. Ziel dieses Forschungsprojekts ist es, die Mikromechanismen des elektro-plastischen Effektes am Beispiel von Reinmagnesium und Magnesiumlegierungen mittels elektronenmikroskopischer Methoden grundlegend zu verstehen.
    Year: 2020
    Funding: DFG
    Duration: 01/2020-12/2022
  • Prüfkonzept zur Detektion von rissbehafteten Schweißnähten an Offshore-Strukturen unterhalb der Wasserlinie
    Mit dem übergeordneten Ziel der Energiewende ist zum langfristigen Betrieb von Offshore-Windenergieanlagen eine effiziente Zustandserfassung der Unterwasser-Gründungsstrukturen erforderlich. Definierte Aussagen über Fehlerlage und –Größe ermöglichen erst eine ressourceneffiziente Instandsetzung. Ziel ist daher die Entwicklung eines einheitlichen Prüfkonzepts zur empfindlichen Detektion von rissbehafteten Schweißnähten in allen Tiefenlagen an Offshore-Strukturen unterhalb der Wasserlinie. Die Realisierung erfolgt über eine Kombination aus der oberflächensensitiven Wirbelstrom- und der tiefensensitistiven Phased-Array-Ultraschallprüfung, integriert in einen für den Unterwassereinsatz geeigneten Prüfkopf. Innerhalb der Untersuchungen werden insbesondere das Detektionsvermögen und die Fehlerentdeckungswahrscheinlichkeit untersucht und bewertet.
    Year: 2020
    Funding: AiF-IGF
    Duration: 01.01.2020 – 31.12.2021
  • Charakterisierung des Kriechverhaltens einer Nickelbasis-Superlegierung unter nicht-isothermen Bedingungen und Modifikation der Kriechlebensdauer mittels Stromimpulsbehandlung
    In diesem Projekt wird das Kriechverhalten der einkristallinen Nickelbasis-Superlegierung CMSX-4 untersucht. Dazu werden nicht-isotherme Zeitstandversuche durchgeführt, bei denen die Proben vergleichsweise hochfrequenten Temperaturänderungen unterzogen werden. Darüber hinaus werden die Proben mit Elektroimpulsen zwischenbehandelt. Die Impulse hoher Stromdichte wirken sich auf die Versetzungsanordnung sowie die lokale chemische Zusammensetzung und damit auf das Kriechverhalten aus.
    Year: 2021
    Funding: DFG
    Duration: 01/2021- 12/2023
  • Entwicklung neuer Scheibenelektrodenwerkstoffe für das Kontaktlichtbogentrennschleifen (CAMG)
    Im Rahmen des Projektes soll das Kontaktlichtbogentrennschleifen (CAMG) für den Einsatz in Stilllegungs- und Rückbauprojekten von Atomkraftwerken weiterentwickelt werden. Die größte Herausforderung stellt dabei der Scheibenverschleiß dar, welcher die Prozessstabilität und die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens beeinträchtigen kann. Durch die Anwendung additiver Fertigungsverfahren auf der Basis von draht- und pulverbasierten Systemen sollen konkret auf den Belastungsfall zugeschnittene, werkstofftechnische Lösungen für das Scheibenmaterial und die Schneidwerkstoffe entwickelt werden. Für die sinnvolle Verwendung im Rückbauprozess muss die Schneidscheibe einfach und möglichst automatisierbar gewechselt werden können. Dafür ist eine Konstruktion zu entwickeln, welche ebenfalls die Energieversorgung sicherstellt. Hier ist das Ziel des Projektes einen auf Gallium basierenden Flüssigkeitsstromübertrager zu realisieren.
    Year: 2021
    Funding: Bundesministerium für Bildung und Forschung
    Duration: 01.06.2021 – 31.05.2024
  • Erforschung und Simulation des Strömungsverhaltens einer geregelten Brenngas-Sauerstoffmischung im Bereich des Mischrohres und in der Brenngasdüse zur Verhinderung von Flammenrückschlägen
    Zur Entwicklung eines neuartigen Injektorprinzips von autogenen Brennschneidern sind Zustandskenntnisse der Prozessgase in der Mischkammer und im Düsensystem erforderlich. Hierzu werden im Rahmen des Forschungsprojekts Strömungssimulationen und entsprechende Validierungsversuche durchgeführt. Im Fokus der Untersuchungen stehen die optimale Durchmischung der Gase für eine effektive Verbrennung sowie die Vermeidung von Prozessstörungen wie beispielsweise Flammenrückbrand oder -rückschlag.
    Year: 2021
    Funding: AiF ZIM
    Duration: 01.04.2021 – 31.03.2023
  • 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.
    Year: 2021
    Funding: BMWi/PTK
    Duration: 01.08.2021 – 31.07.2022
  • Entwicklung eines Schneidventils zum Schalten von Suspensionen für das Wasserstrahlschneiden (VentiSus)
    Im Rahmen des vom BMWi geförderten Vorhabens „VentiSus“ wird ein Schneidkopf für das Wasserabrasivsuspensionsstrahlschneiden (WASS) entwickelt, der es ermöglicht den Schneidprozess durch einen Schaltvorgang zu unterbrechen und wieder zu starten ohne den gesamten Druckbehälter über den Schneidkopf leeren zu müssen. Bisher sind Schaltventile lediglich für andere Verfahrensvarianten, wie das Reinwasser- sowie das Wasserabrasivinjektorstrahlschneiden auf dem Markt verfügbar. Dadurch lassen sich verfahrensspezifische Vorteile der WASS Technik nicht auf kommerziell vertriebene Anlagen übertragen.
    Year: 2021
    Funding: BMWI - WIPANO
    Duration: 01.03.2021 - 01.02.2023
  • Untersuchung zum Korrosionsrisiko beim Einsatz von austenitischem Schweißgut zur Vermeidung wasserstoffinduzierter Rissbildung beim nassen Unterwasserschweißen
    Ziel dieses Forschungsprojekts ist es, die Entwicklung des nassen Unterwasserschweißens mit Stabelektroden weiter zu entwickeln. Wie in früheren Studien gezeigt, hat die Zugabe von austenitischen Schweißzusätzen bei umhüllten Stabelektroden die Menge an diffusiblen Wasserstoff und somit auch das Risiko einer Wasserstoffversprödung verringert. Im aktuellen Projekt wird das Korrosionsverhalten durch unterschiedliche mikrostrukturelle Phasen im Stahl beim Unterwasserschweißen untersucht.
    Year: 2021
    Funding: AiF
    Duration: 01.01.2021 - 31.12.2022
  • Automatisierte Spraykühlung von Schmiedebauteilen
    Ziel des Projektes ist die Entwicklung einer automatisierten und bauteilunabhängigen Luft-Wasser-Spraykühlung im Anschluss an das Schmieden zur Reduzierung des Gesamtenergiebedarfs und der Gesamtprozessdauer. Hierzu wird eine inverse Prozessauslegung der Spraykühlung auf Basis numerischer Simulationen und experimenteller Validierungen der Gefügeumwandlung vorgenommen. Zusätzlich wird mit den Projektpartnern ein adaptives Handling sowie ein berührungsloses Temperaturmesssystem zur besseren Prozesskontrolle entwickelt.
    Year: 2021
    Funding: AiF ZIM
    Duration: 01.03.2021 - 31.08.2023
  • Partikelmodifizierung von Niob-MASC-Legierungen mittels Prozessierung unter Semi-Levitation im Kaltwand-Induktionstiegel
    Niob-MASC Systeme (Metal And Silicide Composites) sind für die Anwendung als Hochtemperaturkomponenten als Alternative zu verbreiteten Nickel‑Basissuperlegierungen interessant. Gemeinsam mit dem ETP (LUH) wird erstmals eine Partikelverstärkung von Nb-MASC-Systemen untersucht. Eine gesteigerte Festigkeit und effizientere Herstellungsroute mittels Kaltwand-Induktionstiegel sollen das Anwendungsfeld von Nb-MASC-Legierungen erweitert sowie die spezifischen Materialeigenschaften verbessern.
    Year: 2021
    Funding: DFG
    Duration: 01.07.2021 - 30.06.2024
  • Neue quinäre und senäre Hochentropie-Formgedächtnislegierungen (HE-FGL) – Erforschung und Nutzung der martensitischen Umwandlung und der Formgedächtniseffekte in chemisch komplexen System
    Die Entwicklung von Hochentropie-Formgedächtnislegierungen verfolgt das Ziel der unerwünschten funktionalen Ermüdung von konventionellen Formgedächtnislegierungen entgegenzuwirken. Hochentropielegierungen bestehen aus mindestens fünf Elementen und sind in äquiatomar oder nahe-äquiatomar zusammengesetzt. Innerhalb der Forschung des IW konnten hier bereits unter mehr als 1500 MPa Last erfolgte Verformungen erfolgreich durch den Formgedächtniseffekt zurückgestellt werden. Gemeinsam mit dem Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften der Ruhr-Universität Bochum werden innerhalb der Förderphase neue quinäre und senäre Formgedächtnislegierungen entwickelt und hinsichtlich ihrer mechanischen und funktionalen Eigenschaften verbessert. Dies beinhaltete die Verbesserung des Herstellungsverfahrens, sowie die thermo-mechanische Nachbehandlung für eine homogenere Mikrostruktur und höhere Duktilitäten der Werkstoffe. Zudem soll ein Demonstrator hergestellt werden, der unter technisch relevanten Bedingungen getestet wird. Der Fokus im Projekt liegt auf der funktionellen Ermüdung, da sie die Lebensdauer von Formgedächtniskomponenten am stärksten mitbestimmt.
    Year: 2021
    Funding: DFG
    Duration: 01.01.2021 - 31.12.2023
  • 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.
    Led by: Hassel
    Year: 2022
    Funding: DFG
    Duration: 01.01.2022 - 31.12.2023
  • Auswirkung einer Tiefsttemperaturbehandlung im Wärmebehandlungsprozess von Werkzeugstählen auf Korrosionsbeständigkeit, Maß- und Formhaltigkeit und Bruchzähigkeit
    In vielen Bereichen führt die Korrosion zu erheblichen volkswirtschaftlichen Schäden. In Kombination mit Verschleißvorgängen führt eine Korrosion zu einem erhöhten Materialverlust, bis hin zur Störung der Bauteilfunktion mit den resultierenden Folgekosten durch Ausfall und Ersatz. Durch die Anwendung einer Tiefsttemperaturbehandlung kann wohlmöglich das Korrosionsverhalten, das Verzugspotential sowie die Bruchzähigkeit (Wasserstoffversprödung) von metallischen Werkstoffen verbessert werden.
    Led by: Herbst
    Year: 2022
    Funding: AiF-IGF
    Duration: 01.06.2022 - 31.05.2024

Medizintechnik

  • SFB 599 - Teilprojekt D12: Dentale Keramiken und Komposite
    Im Teilprojekt D12 des SFB 599 soll die Langzeitprognose dentaler Implantatkonstruktionen verbessert werden, indem die Degradationsstabilität eingesetzter ZrO2-Keramiken untersucht wird. Dazu werden für die dentale Prothetik typisch verwendete ZrO2-Keramiken hergestellt und oberflächennah durch z.B. Diffusionsprozesse funktionalisiert, um die Degradationsstabilität zu erhöhen.
    Year: 2011
    Funding: DFG
    Duration: 01/2011 - 12/2014
  • SFB 599 - Teilprojekt R7: Stabilisierende Magnesiumstrukturen zur Unterstützung von kardiovaskulärem Gewebeersatz im Hochdrucksystem
    Im Teilprojekt R7 des SFB 599 werden bioresorbierbare Stützstrukturen aus Magnesiumbasis entwickelt, die zur temporären Stabilisierung von biologischen Patchmaterialien im Bereich der Aorta oder des Myokards genutzt werden sollen.
    Year: 2011
    Funding: DFG
    Duration: 01/2007 - 12/2014
  • SFB 599 - Teilprojekt DR1: Mg-Verbindungen auf Dauerimplantaten
    Kurzbeschreibung: In diesem Teilprojekt werden spezielle, kontrolliert degradierbare Hydroxidverbindungen als Beschichtungen auf bekannte Dauerimplantatwerkstoffe aufgebracht, um so diese osteoproliferative Wirkung zu nutzen und eine verbesserte Prothesenverankerung zu erreichen.
    Year: 2011
    Funding: DFG
    Duration: 01/2011 - 12/2014
  • SFB 599 - Teilprojekt R1: Entwicklung von biokompatiblen Magnesiumlegierungen und Untersuchung von deren Degradationsverhalten
    Im Rahmen des Teilprojektes werden Legierungen für degradable Implantate auf Magnesiumbasis entwickelt. Diese Implantatwerkstoffe sollen sowohl für den Hart- (hohe Festigkeit) als auch für den Weichgewebeeinsatz (hohe Duktilität) geeignet sein. Innerhlab des Projektes soll ein resorbierbarer Nasennebenhöhlen-Stent realisiert werden.
    Year: 2011
    Funding: DFG
    Duration: 01/2003 - 12/2014
  • SFB 599 - Teilprojekt R6: Degradable Osteosynthese-Systeme
    Das Teilprojekt hat das Ziel, optimale degradable Implantate aus Magnesiumlegierungen für die Osteosynthese am belastetet Knochen zu entwickeln.
    Year: 2011
    Funding: DFG
    Duration: 01/2003 - 12/2014
  • SFB 599 - Teilprojekt R8: Steuerung der Degradation und Wirkungsmechanismen von medizinischen Implantaten aus Magnesiumlegierungen
    Innerhalb dieses Teilprojektes sollen die Abbaukinetiken und die Wirkung von Magnesium auf einzelne Zelltypen und Gewebe untersucht und mechanistisch verstanden werden.
    Year: 2011
    Funding: DFG
    Duration: 01/2011 - 12/2014
  • SFB Transregio 84 – Transferprojekt T1: Anfertigung und Kultivierung hochpräziser nativer Gewebeschnitte mittels Hochdruck-Wasserstrahltechnik für die intravital-mikroskopische Langzeituntersuchung von Mechanismen der angeborenen Immunität der humanen Lun
    Das Modell der Kultivierung und Infektion von nativem humanem Lungengewebe ist ein besonderer Schwerpunkt des SFB-TR84. Anhand dieses Modells ist es möglich Fragestellungen der angeborenen Immunität im Rahmen der Pathogen-Wirts-Interaktion in menschlichem Lungengewebe zu adressieren. Darüber hinaus ist es jedoch von besonderer wissenschaftlicher Bedeutung, diese Infektionsprozesse unter Echtzeitbedingungen mikroskopisch verfolgen zu können (Intravitalmikroskopie). Zur Probenpräparation erscheint das Wasserstrahlschneiden als sehr vielversprechend. Hierbei kann die Schnittfugenbreite bis auf ca. 80 μm minimiert werden. Dieses hat zur Folge, dass komplexe Geometrien mit feinsten Konturen, spitzen Winkeln und engen Radien gefertigt werden können. Des Weiteren unterdrückt die Kühlung durch das Fluid die Zellschädigung im Vergleich zu anderen Bearbeitungsverfahren wie zum Beispiel des Lasers, wodurch es sich ideal eignet lebende Gewebe schadfrei zu schneiden. Der Schneideprozess findet ohne direkten Werkzeugkontakt statt. Aus diesem Grund kann das Werkzeug als nahezu verschleißfrei betrachtet werden und die Einhaltung der notwendigen Sterilität erleichtert werden.
    Year: 2015
    Funding: DFG
    Duration: 03/2014-02/2016
  • Grenzflächeneffekte und Einwachsverhalten von Magnesiumschwämmen als bioresorierbares Knochenersatzmaterial
    Im Rahmen dieses Teilprojektes werden schwammartige Strukturen aus diversen Magnesiumlegierungen mittels Feinguss hergestellt. Durch Variation der Legierungselemente und Beschichtungen werden die Grenzflächeneffekte, wie die Degradation und das Anwachsen von Zellen, und die Biokompatibilität eingestellt. Die fertigen Implantate (gegossen und z.T. beschichtet) werden sowohl in einer Körperersatzflüssigkeit, als auch in Zusammenarbeit mit der Chirurgischen und Gynäkologischen Kleintierklinik der Ludwig-Maximilians-Universität München in vivo analysiert. Dabei können sich die Eigenschaften, vor allem die mechanischen Kennwerte, mit der Degradation stark verändern. Diese werden im Laufe der Degradation, wie auch das Korrosionsverhalten und die Biokompatibilität, analysiert. Ziel dieses Projektes ist die Herstellung von Knochenimplantaten auf Magnesiumbasis. Der Vorteil von Magnesium ist, dass es nicht toxisch und bioabsorbierbar ist, das heißt es wird vom Körper ohne eine schädliche Wirkung vom Körper abgebaut, während der Knochen in die poröse Schwammstruktur eindringen kann. In diesem Fall wird eine zweite Operation eingespart und die Gefahr für Komplikationen und mögliche Schäden im Körper reduziert.
    Year: 2015
    Funding: DFG
    Duration: 09/2015-08/2018
  • Cochlea-Implantation: Evaluation der Dissolution der Platin-Elektroden und Entwicklung stabiler Elektrodenparameter für die neurale Stimulation
    Untersucht wird eine Beeinträchtigung der Hörleistung mit Cochlea-Implantaten nach unbestimmter Zeit. Gleichzeitig gibt es eine nicht nachvollziehbare Impedanzerhöhung an den Stimulations-Elektroden, welche durch eine Erhöhung des Stimulationsstroms ausgeglichen werden kann. Dabei besteht jedoch die Gefahr der Elektrolyse oder Auflösung der Platinelektroden und damit die Zerstörung des Implantats. Als Arbeitspunkte stehen die werkstoffkundliche und histologische Analyse defekter, explantierter Elektrodenarrays und In-vitro-Versuche mit definierter Stimulation von Elektroden in unterschiedlichen elektrolytischen Medien (SBF, NaCl 0,9%) und Variation der Stimulationsparameter (Amplitude, Pulsfrequenz,…) zur Nachbildung der realen Einsatzbedingungen der Implantate. Ziel ist die Ermittlung eines sicheren Korridors für die Stimulationsparameter der Platinelektroden.
    Year: 2015
    Funding: DFG
    Duration: 08/2013-11/2016
  • Patientenadaptives Drucküberwachungs- und Behandlungssystem zur Glaukomtherapie
    Der Schwerpunkt des Projektes besteht in der Entwicklung eines Aktors zur Einstellung der Öffnungsweite eines Glaukom-Implantats zur Regulierung des Augeninnendruckes. Zu diesem Zweck sollen zwei Formgedächtnislegierungen, von denen eine einen thermischen und die andere einen magnetischen Formgedächtniseffekt aufweist, zum Einsatz kommen. Das Konzept des Aktors soll die beiden Formgedächtnisphänomene nutzen, um das Öffnen und Schließen des Aktors zu ermöglichen.
    Year: 2018
    Funding: AiF-ZIM
    Duration: 12/2018-04/2020
  • Einstellung von Mikrostruktur und Degradationsverhalten oxidpartikelmodifizierter Fe-Legierungen durch selektives Elektronenstrahlschmelzen
    Resorbiere Implantate müssen eine Vielzahl verschiedener Anforderungen erfüllen. Neben einer hohen strukturellen Tragfähigkeit ist auch die gezielte Anpassung der Degradationsrate erforderlich. Mit Hilfe additiver Fertigungsverfahren sollen auf Basis spezieller Erschmelzungs- und Erstarrungsprozesse neuartige Legierungen auf Eisenbasis hergestellt werden die eine gezielte Einstellung der Degradationsrate ermöglichen.
    Year: 2019
    Funding: DFG
    Duration: 01/2019-03/2021
  • Entwicklung langzeitstabiler Implantate: In vivo- und in vitro-Untersuchungen zu den Wechselwirkungen cochleärer Zellen mit Platinkorrosionsprodukten im Rahmen der Cochlea-Implantat-Stimulation
    Cochlea-Implantate werden sehr häufig zur Therapie bei Schwerhörigkeit eingesetzt. Dabei kommt es, manchmal auch nach Jahren guter Funktionalität, zu einem Versagen des Implantats, was häufig auf Korrosions- und Dissolutionsvorgängen an den Platinelektroden beruht. In diesem Projekt soll durch gezielte elektrische Anregung der Platinelektroden deren Korrosion und Dissolution hervorgerufen werden, sodass Platinionen oder auch Platin-Nanopartikel freigesetzt werden. In biochemischen Untersuchungen soll anschließend die Zelltoxizität dieser Freisetzungsprodukte untersucht werden.
    Year: 2021
    Funding: DFG
    Duration: 01.01.2021 – 31.12.2023

Optische Technologien

  • Dynamische Magnet-Datenspeicherung auf thermisch gespritzten Schichten
    Ziel des Projekts ist die Herstellung und Charakterisierung thermischer Spritzschichten mit magnetischen Eigenschaften mit Hinblick auf eine dynamische Datenspeicherung. Es soll untersucht werden, ob der Anwendungsbereich etablierter Schichtsysteme (z. B. WCCo(Cr)) als Hartschicht oder als Korrosionsschutz durch eine zusätzliche Funktionalisierung in Form von magnetischer Datenspeicherung erweitert werden kann. Zusätzlich soll der alternative in der Spritztechnik bisher nicht verwendete ferrimagnetische Werkstoff Maghemit (ɣ-Fe2O3) auf seine Tauglichkeit als Spritzwerkstoff untersucht werden. Auf diesen Ergebnissen aufbauend erfolgt im Weiteren die Ergründung und Quantifizierung der magnetischen Eigenschaften der hergestellten Spritzschichten.
    Year: 2018
    Funding: DFG
    Duration: 01/2017-12/2019

SFB Tailored Forming

  • 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. Einerseits sollen verschiedene Werkstoffkombinationen zu hybriden Hohlprofilen für eine Anwendung in der Tailored-Forming-Prozesskette zur Herstellung einer Lagerbuchse gefertigt werden. Andererseits soll ein Prozess entwickelt werden, der die Herstellung eines asymmetrisch verstärkten Halbzeugs für das Demonstrator-Bauteil „Querlenker“ ermöglicht.
    Year: 2015
    Funding: DFG - SFB 1153 TP A1
    Duration: 07/2015-06/2019
  • Ressourceneffiziente Produktionstechnik für Großwälzlager durch hybride Werkstoffsysteme
    Im Teilprojekt T1 bilden vier interdisziplinäre Entwicklungspartner eine Kooperation, um eine im SFB 1153 entwickelte Technologie zur schweißtechnischen Beschichtung von Lagerlaufbahnen für den industriellen Einsatz zu qualifizieren. Ziel ist, die Beschichtung von Lagern mit mehreren Metern Durchmesser wirtschaftlich zu ermöglichen. Beteiligt sind unter Anderem neben dem Institut für Werkstoffkunde noch das Institut für Maschinenkonstruktion und Tribologie, der Schweißtechnikausrüster Oscar Plt GmbH sowie die SKF GmbH, einer der weltweit führenden Hersteller von Wälzlagern.
    Year: 2019
    Funding: DFG - SFB 1153 TP T1
    Duration: 07/2019-06/2022
  • 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.
    Year: 2019
    Funding: DFG - SFB 1153 TP A4
    Duration: 07/2019 – 06/2022
  • 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. Einerseits sollen verschiedene Werkstoffkombinationen zu hybriden Hohlprofilen für eine Anwendung in der Tailored-Forming-Prozesskette zur Herstellung einer Lagerbuchse gefertigt werden. Andererseits soll ein Prozess entwickelt werden, der die Herstellung eines asymmetrisch verstärkten Halbzeugs für das Demonstrator-Bauteil „Querlenker“ ermöglicht.
    Year: 2019
    Funding: DFG - SFB 1153 TP A1
    Duration: 07/2019-06/2023
  • 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.
    Year: 2019
    Funding: DFG - SFB 1153 TP A2
    Duration: 07/2019-06/2023

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  • ENTRIA - Entsorgungsoptionen für radioaktive Reststoffe
    Interdisziplinäre Analysen und Entwicklung von Bewertungsgrundlagen
    Funding: BMBF
    Duration: 01/2013 bis 12/2017
  • Untersuchung des Einflusses einer alternierenden, geringzyklischen Biegebeanspruchung auf Bleche mit unterschiedlichen Kristallgittern
    Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens werden werkstoffkundliche Zusammenhänge bezüglich der Entwicklung der Mikrostruktur, der mechanischen Eigenschaften, der Textur und der Anisotropie von metallischen Dünnblechen, besonders mit einer hdp-Kristallgitterstruktur, nach zyklischen Biegen erforscht.
    Year: 2010
    Funding: DFG
    Duration: bis 12/2012
  • Qualifizierung thermisch gespritzter Korrosionsschutzschichten für dickwandige Behälterkomponenten - QUAKOS -
    Ziel des Vorhabens ist der Nachweis der großtechnischen Machbarkeit von thermisch gespritzten Korrosionsschutzschichten auf End- und Zwischenlagerkomponenten aus Sphäroguss unterwirtschaftlichen Aspekten. Am IW werden die thermisch gespritzten Schichten im Hinblick auf ihre korrosionsschützenden Eigenschaften unterschiedlichen Korrosionsuntersuchungen unterzogen. Ein besonderer Aspekt dabei ist die Entwicklung eines zuverlässigen mobilen Porositätstests für die späterer Anwendung in Behälterkomponenten.
    Year: 2010
    Funding: BMBF
    Duration: 06/2010 - 05/2013
  • Prozessoptimierung beim Presshärten
    Das Forschungsziel des Projektes besteht in der Verkürzung der Prozesszeiten beim Presshärten.
    Year: 2011
    Funding: EFB / AiF
    Duration: 07/2011 - 06/2013
  • SFB 489 - Teilprojekt T08: Gesteuerte Abkühlung von Karosseriebauteilen mittels Zweiphasen-Sprühkühlung
    Ziel des Projektes ist es, presshärtbare Karosseriebauteile aus dem Vergütungsstahl 22MnB5 aus der Umformwärme gezielt lokal abzukühlen, um örtlich variierende Werkstoffeigenschaften einzustellen. Hierfür wird der Presshärtvorgang frühzeitig unterbrochen und das Bauteil in ein Düsenfeld übergeben. Die Wärmebehandlung erfolgt mittels einem Wasser-Luft-Sprayfeld mit lokal variierter Intensität, sodass ein dem späteren Bauteileinsatz angepasstes Eigenschaftsprofil bezüglich Festigkeiten und Duktilität erzeugt wird.
    Year: 2011
    Funding: DFG
    Duration: 10/2011 – 03/2014
  • SFB 653 - Teilprojekt E2: Magnetische Magnesiumlegierungen
    Die aktuellen Arbeiten im Teilprojekt E2 konzentrieren sich auf die Entwicklung niedriglegierter Mg-Werkstoffe mit messtechnisch verwertbaren weichmagnetischen und optimierten mechanischen Eigenschaften.
    Year: 2011
    Funding: DFG
    Duration: 07/2005 - 06/2013
  • PAK 343 - Teilprojekt 4: Werkstoffkundliche Analyse der Prozesskombination konventioneller und dynamischer Umformverfahren (2. Antragszeitraum)
    Werkstoffkundliche Analyse kombinierter quasi-statischer und dynamischer Umformverfahren mit unterschiedlichen Lastpfaden für die Methodenplanung von Prozessketten aus konventionellen und dynamischen Umformverfahren
    Year: 2011
    Funding: DFG
    Duration: 01/2009 - 12/2014
  • Physikalische Prozessanalyse zur Verbesserung des Plasmalötprozesses von Aluminiumlegierungen der 5000er-, 6000er- und 7000er- Reihe
    Erarbeitung eines grundlegenden physikalischen Prozessverständnisses, sowie eine Verkürzung der Prozesskette beim Plasmalichtbogenlöten durch die Entwicklung eines flussmittelfreien Lotdrahtes.
    Year: 2011
    Funding: DFG
    Duration: 10/2010 - 09/2012
  • Computer‐ und roboterassistierte Umstellungsosteotomie unter Verwendung neuartiger Osteotomieverfahren und kraft‐/ momentbasierter, robotischer Operationsplanung und Operationsausführung
    Im Rahmen dieses Projektes wird die Wasserabrasivstrahltechnik mit Hinblick auf die Anwendung als medizinisches Operationsinstrument zur Knochendurchtrennung weiterentwickelt.
    Year: 2011
    Funding: DFG
    Duration: bis 02/2013
  • Verbundstrangpressen von Aluminium-Titan Verbindungen
    Ziel des Forschungsvorhabens ist die Herstellung von stoffschlüssigen Verbunden aus technisch relevanten Aluminium- und Titanlegierungen mittels Strangpressen. Durch die Kombination der unterschiedlichen Werkstoffe lassen sich maßgeschneiderte Konstruktionen mit für den jeweiligen Anwendungsfall optimierten Eigenschaften herstellen. Anwendungsfelder finden sich im Bereich von Strukturbauteilen für die Luftfahrt und den Automobilbau.
    Year: 2011
    Funding: DFG
    Duration: 10/2010 - 09/2012
  • SFB 489 - Teilprojekt T6: Abschrecken induktiv gehärteter Bauteile mit der Spraykühlung
    Im Rahmen des Projektes soll ein Abschrecken von Zahnrädern in einen SDF®-Randschichthärtprozess unter Zuhilfenahme einer Spraykühlung realisiert werden. Im Vergleich zu Polymerlösungen kann mit dem Wasser-Luft-Gemisch eine langsamere, homogenere und umweltfreundliche Abschreckung durchgeführt werden, die zu einem geringeren Verzug und somit reduzierten Nacharbeitskosten führt.
    Year: 2011
    Funding: DFG
    Duration: 01/2009 - 12/2011
  • Flussmittelfreies Löten von Aluminiumlegierungen
    Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens werden lithiumhaltige Hartlote für das flussmittelfreie Löten von Aluminiumlegierugen in silandotierten Schutzgasen aus dem System Al-Li-Si entwickelt.
    Year: 2011
    Funding: DFG
    Duration: bis 12/2014
  • Systematische Untersuchung von Lichtbogenprozessen für das nasse Elektrodenschweißen unter Wasser in Tiefen größer 20 Meter
    Ziel des Forschungsvorhabens ist die sichere Abbildung der Prozessabläufe im Lichtbogen beim nassen Unterwasserschweißen mit Stabelektroden, zum Verständnis der veränderten Abläufe gegenüber dem Schweißen an Atmosphäre. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen kann eine gezielt systematische Entwicklung von Zusatzwerkstoffen für größere Wassertiefen erfolgen.
    Year: 2011
    Funding: AiF
    Duration: bis 10/2012
  • Impfverfahren für Magnesiumbasislegierungen mittels Bornitrid
    Kornfeinung und Modifizierung von Magnesium-Aluminium-Zink-Legierungen mittels Bornitrid, welches in der Schmelze zersetzt wird und hierbei hochschmelzende Phasen bildet, die bei der Erstarrung als Keime fungieren.
    Year: 2011
    Funding: DFG
    Duration: 01/2011 - 12/2011
  • Entwicklung eines wirkstofftragenden resorbierbaren Platzhalters für die Halswirbelsäule des Menschen
    Kurzbeschreibung: Herstellung und Prüfung von Stützstrukturen aus Magnesium im Feingussverfahren welche mit einem resorbierbaren Kunststoff infiltriert werden. Die so hergestellten Hybridstrukturen werden hinsichtlich ihrer Eignung für die Verwendung in Form von Hals-Wirbelsäulen-Implantaten im Schafsmodel getestet.
    Year: 2011
    Funding: AiF
    Duration: 01/2010 - 06/2012
  • Methodische und technologische Entwicklung neuartiger werkstoffgerechter Reparaturverfahren für Faser‐Kunststoff-Verbund‐Strukturen
    Ziel des Projektes ist die methodische Entwicklung neuartiger automatisierter Reparaturverfahren, die eine weitgehende Wiederherstellung der richtungsabhängigen Bauteileigenschaften gewährleisten.
    Year: 2011
    Funding: DFG
    Duration: bis 07/2012
  • SFB 489 - Teilprojekt A3: Modellierung und Simulation zur kontrollierten Abkühlung präzisionsgeschmiedeter Bauteile
    Ziel des Teilprojektes ist die Prognose der mechanischen Eigenschaften von präzisionsgeschmiedeten und aus der Umformwärme mittels Wasser-Luft-Spray abgekühlten Bauteilen.
    Year: 2011
    Funding: DFG
    Duration: 01/2000 - 12/2011
  • In-Situ-Untersuchung des Erstarrungsverhaltens ausgewählter Aktivlote beim Löten von monokristallinen Diamanten
    Das Ziel des beantragten Forschungsprojektes ist eine Erweiterung des Verständnisses von Lötprozessen, speziell das Aktivlöten monokristalliner Diamanten, unter Verwendung der thermographischen In-Situ-Analyse.
    Year: 2011
    Funding: DFG
    Duration: bis 07/2013
  • GRK 1627 - Teilprojekt A3: Entwicklung gradierter Materialien mittels Wasser‐Luft‐Spraykühlung und deren Modellierung
    Gegenstand des Projektes ist die Entwicklung und Verifikation von Simulationsmodellen für das Randschichthärten mittels Wasser‐Luft‐Spraykühlung
    Year: 2011
    Funding: DFG
    Duration: bis 12/2013
  • Forschergruppe 702: Entwicklung einer Fertigungstechnik (maschinentechnische Grundlagen) für Metall-Kapillardruckgießprozesse
    Das „Metall-Kapillardruckgießen“ ist ein schmelzmetallurgisches Urformverfahren zum Fertigen mikromechanischer metallischer Gussbauteile
    Year: 2011
    Funding: DFG
    Duration: bis 06/2012
  • Nutzung der Simulation und Modellbildung zur Homogenisierung der Schichteigenschaften beim Atmosphärischen Plasmaspritzen - Simulation des Aufbaus mittels der 3-Kathoden-Technik plasmagespritzter Schichten
    Optimieren der Eigenschaften plasmagespritzter Schichten im Hinblick auf Porengehalt, -größe und Eigenspannungsverteilung mittels einer neuartigen gekoppelten CFD-FEM-Simulation.
    Year: 2011
    Funding: DFG
    Duration: bis 12/2014
  • SFB 489 - Teilprojekt A1: Lebensdauererhöhung von Werkzeugen für das Präzisionsschmieden von Zahnrädern durch PVD-Beschichtungen und Einlöten von Keramiksegmenten
    Kurzbeschreibung: Im Teilprojekt A1 "Werkstoffe für das Präzisionsschmieden" werden Maßnahmen entwickelt, die eine Lebensdauererhöhung von Werkzeugen für das Präzisionsschmieden von Zahnrädern zum Ziel haben.
    Year: 2011
    Funding: DFG
    Duration: 01/2000 - 12/2011
  • Untersuchung des Einsatzes der PVD-Schichttransplantation zur Generierung neuartiger Oberflächen und Eigenschaften bei der Mikrobauteilfertigung
    In diesem Projekt werden transplantierbare PVD-Schichtsysteme entwickelt. Die neuartigen Schichtsysteme ermöglichen die Herstellung von hochgenauen Strukturen (Strukturgröße < 1 µm) aus hochfesten Materialien.
    Year: 2011
    Funding: DFG
    Duration: bis 10/2013
  • Hydrophobierung von Stabelektroden für das nasse Lichtbogenhandschweißen unter Wasser
    Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens sollen Umhüllungskomponenten von Stabelektroden hydrophobiert und unter Variation der Wassertiefe verschweißt werden.
    Year: 2011
    Funding: IGF über AiF
    Duration: 05/2011 - 04/2013
  • SFB 489 - Teilprojekt B6: Zerstörungsfreie Bauteilprüfung in der Prozesskette "Präzisionsschmieden"
    Ziel des Teilprojektes ist die Weiterentwicklung und Integration zerstörungsfreier Prüftechniken zur schnellen Erfassung und Charakterisierung der Bauteileigenschaften in der Prozesskette und unter industriellen Einsatzbedingungen, um über eine Steuerung oder Regelung der Prozessparameter zu einer Qualitätssicherung in der Prozesskette Präzisionsschmieden und Bewertung der Bauteilqualität zu kommen.
    Year: 2011
    Funding: DFG
    Duration: 01/2000 - 12/2011
  • SFB 653 - Teilprojekt S3: Gentelligente Bauteilidentifikation und Integritätsbewertung
    Werkstücke, die Informationen zu ihrer Fertigung inhärent speichern oder Fahrwerkskomponenten, die ihren Zustand autonom überwachen und bei Bedarf eine Inspektion veranlassen, mögen vielleicht noch wie Zukunftsvisionen klingen, werden im Sonderforschungsbereich 653 „Gentelligente Bauteile im Lebenszyklus - Nutzung vererbbarer, bauteilinhärenter Informationen in der Produktionstechnik“ aber bald Wirklichkeit.
    Year: 2011
    Funding: DFG
    Duration: 07/2005 - 06/2013
  • EcoForge - Teilprojekt 5: Sensorkontrollierte Umwandlung aus der Schmiedewärme zur Prozesssteuerung und Bauteiloptimierung
    Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung, Fertigung und Erprobung einer zerstörungsfreien, robusten und temperaturbeständigen Sensorik, sowie einer geeigneten Prüftechnik zur direkten, sensorkontrollierten Erfassung der Werkstoffumwandlung im Bauteil in der Abkühlphase aus der Schmiedewärme bei verschiedenen Werkstoffen. Dabei ist die weitere Zielsetzung eine Klassifizierung der Phasen- und Gefügeanteile, wie Restaustenit, Bainit, Martensit, Ferrit und Perlit in der Entwicklung.
    Year: 2011
    Funding: AiF, BMWi
    Duration: 11/2011 - 10/2013
  • Lokale Konditionierung von presshartem Vergütungsstahl für das Hybridfügen von Mischbaustrukturen
    Das Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung einer prozesssicheren Konditionierung von presshartem 22MnB5 zum Verbinden des Vergütungsstahls in Mischbauweise mit mechanischen Fügeverfahren. Hierfür soll eine lokal begrenzte thermische Entfestigung des pressharten Stahlwerkstoffs als Konditionierung dienen und somit die Einsetzbarkeit von konventionellen mechanischen Fügeverfahren bei höchstfesten Stahlwerkstoffen ermöglichen, ohne die Gebrauchseigenschaften der Bauteile durch den Wärmebehandlungsvorgang global zu beeinträchtigen.
    Year: 2011
    Funding: AiF-ZUTECH, BMWi
    Duration: bis 09/2013
  • Entwicklung eines innovativen Verfahrens zum flexiblen, eigenschaftsgesteuerten Vergüten komplexer Stahlprofile mit integrierter Qualitätsprüfung
    Die Wärmebehandlung von Langprofilen stellt eine ressourceneffiziente Möglichkeit dar, die erheblichen Leichtbaupotenziale von Stahl zu haben. Mit kostengünstigen Stählen lassen sich so ausgezeichnete Eigenschaftsbalancen aus Festigkeit, Zähigkeit und Duktilität erreichen. Mit einer integrierten zerstörungsfreien Werkstoff-Charakterisierung im unmittelbaren Anschluss an die Wärmebehandlung können die Werkstoffeigenschaften frühzeitig festgestellt und Ausschuss vermieden werden.
    Year: 2011
    Funding: AiF-ZIM, BMWi
    Duration: bis 10/2011
  • Schneidladungsschneiden - Untersuchung der Staub-, Aerosol- und Gasentstehung bei der Verwendung von Schneidladungen als Zerlegetechnik im Rückbau kerntechnischer Anlagen
    Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens werden Emissionen untersucht, die bei der Verwendung von Schneidladungen entstehen. Ziel des Forschungsvorhabens ist die Qualifizierung von Schneidladungen zum Rückbau kerntechnischer Anlagen
    Year: 2011
    Funding: BMBF
    Duration: bis 04/2012
  • INNOCUT - Innovative Lichtbogenverfahren für die Stilllegung und den Rückbau kerntechnischer Anlagen – Hot-Wire-Plasmaschneiden und Lichtbogen-Sauerstoff-Impulsschneiden
    Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens werden die thermischen Schneidverfahren Hot-Wire-Plasmaschneiden und Lichtbogen-Sauerstoff-Impulsschneiden für den Einsatz im kerntechnischen Umfeld weiterentwickelt. Hierzu wird u. a. ein LSI-Brenner entwickelt sowie Untersuchungen zur Leistungssteigerung des Hot-Wire-Plasmaschneidens und des Lichtbogen-Sauerstoff-Impulsschneidens durch den Einsatz exotherm abreagierender Zusatzwerkstoffe durchgeführt.
    Year: 2011
    Funding: BMBF
    Duration: bis 10/2012
  • Entwicklung der Ziehparameter und Herstellung resorbierbarer Nahtmaterialien auf Magnesiumbasis
    Im Rahmen des Teilprojekts wird zusammen mit der AGH Krakau eine Prozesskette zur Herstellung für dünne Magnesiumdrähte (0,5 mm bis 0,1 mm) entwickelt.
    Year: 2011
    Funding: DFG
    Duration: bis 12/2012
  • Einfluss der Wärmebehandlung auf unlegierten Qualitätsstahl zur Bildung von Nanostrukturen mit definierten mechanischen Eigenschaften am Beispiel des Drahtziehens
    Ziel des Forschungsvorhabens ist die Charakterisierung der Mikrostruktur und Bestimmung der mechanischen Eigenschaften eines unlegierten Qualitätsstahls (C = 0,8 %) während einer Kombination von Wärmebehandlung und Drahtziehen zur Einstellung eines gewünschten Gefüges mit definierten mechanischen Eigenschaften.
    Year: 2012
    Funding: DFG
    Duration: 01/2012 - 12/2014
  • Entwicklung und Evaluation von Werkstoffsystemen für die Herstellung von Reaktionsloten aus Zintl-Phasen-bildenden Legierungen
    Gegenstand dieses Projekts ist die Entwicklung von Reaktionsloten aus Zintl-Phasen-bildenden Systemen. Im Gegensatz zum Wissensstand beim Einsatz von wärmegenerierenden Reaktivfolien zum Löten, ist es das Ziel, Lote zu entwickeln, bei denen das Produkt aus der wärmeliefernden Reaktion integraler Legierungsbestandteil des entstehenden Lötguts ist.
    Year: 2012
    Funding: DFG
    Duration: bis 10/2014
  • Ermittlung von Versagenskriterien mechanisch-korrosiv belasteter, hartgelöteter Edelstahlblechverbindungen unter Berücksichtigung der Nickellotmetallurgie und der Fertigungsbedingungen
    Projektgegenstand ist die Prüfung und Bewertung gelöteter Edelstahlblechverbindungen bei kombinierter mechanisch-korrosiver Belastung sowie die Entwicklung eines hierfür geeigneten Prüfverfahrens. Im Fokus der Untersuchungen stehen Nickellote aus den Systemen NiCrBSi(Fe), NiCrPSi und NiCrSiCuMn sowie hiermit gelötete Edelstähle der Typen 1.4301, 1.4404 (austenitisch) und der 1.4548 (martensitisch).
    Year: 2012
    Funding: AiF-IGF, BMWi
    Duration: bis 06/2014
  • Entwicklung und Charakterisierung thermoplastisch gebundener Spritzgusslotformteile
    Die zunehmende Bedeutung des Hart- und Hochtemperaturlötens bei der Großserienfertigung komplexer Edelstahlbauteile macht es notwendig, ökonomischere Verfahren und technische Alternativen hinsichtlich Lötprozessen und Lotwerkstoffen zu entwickeln. Eine in der Großserie wesentliche Schlüsseltechnologie stellt hierbei das automatisierte Vorbeloten der Bauteile mit Nickelbasisloten dar, welche gegenwärtig vornehmlich über die Applikation von lösungsmittelhaltigen Lotpasten resp. Lotsuspensionen appliziert werden. Dieses Forschungsvorhaben hat sich zur Aufgabe gestellt, alternativ hierzu thermoplastische Polymere als Binder für Nickelbasislotpulver einzusetzen und daraus für die jeweilige Lötaufgabe maßgenaue Lotformteile im Spritzgussverfahren herzustellen.
    Year: 2012
    Funding: DFG
    Duration: bis 09/2013
  • Nutzung des Leichtbaupotentials von hochfesten Stahlwerkstoffen für Stahlrohrtürme von Windenergieanlagen durch den Einsatz von Hochleistungsfügetechnik
    Die wachsende Größe von Windenenergieanlagen hin zu Multimegawattanlagen führt zu steigenden Anforderungen an die Werkstoffe sowie an die Fügetechnik. Zentrales Projektziel ist es darum, die Einführung von höherfesten Werkstoffen (im Besonderen Feinkornbaustähle) in den Windturmbau zu ermöglichen, um eine Wanddickenreduktion zu erreichen.
    Year: 2012
    Funding: AiF
    Duration: bis 04/2013
  • FOR 576 - Teilprojekt 3: Mikrostrukturierung thermisch gespritzter Schichten
    An Oberflächen und das Grundmaterial werden in technischen Anwendungen häufig diametrale Anforderungen gestellt (z.B. Hart – Elastisch). Um derartige Anforderungsprofile zu erfüllen, werden häufig auf das Grundmaterial Beschichtungen aufgebracht, die die Eigenschaften der Oberfläche gegenüber dem Grundmaterial verändern. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, durch gezielte Beeinflussung der Porositäten thermisch gespritzter Schichten die Reibwerte von hydrodynamisch geschmierten Systemen zu verbessern.
    Year: 2012
    Funding: DFG
    Duration: 01/2006 - 06/2012
  • SFB 489 – Transferprojekt T9: Prozesskette zur Herstellung präzisionsgeschmiedeter Hochleistungsbauteile
    Ziel ist die Realisierung einer rechnergestützten Auslegung von Induktionshärteprozessen unter besonderer Berücksichtigung einer Mehrfrequenzerwärmung (SDF®-Randschichthärtung) sowie der Bauteilabkühlung mittels einer Spraykühlung
    Year: 2012
    Funding: DFG
    Duration: 10/2011 - 01/2014
  • Entwicklung von Prozessen zum flussmittelfreien Schutzgas-Hartlöten zwischen 650 °C und 850 °C durch Einsatz silandotierter Prozessgase
    Projektinhalt ist die Entwicklung von flussmittelfreien Schutzgas-Hartlötprozessen im Temperaturbereich von 650 °C bis 850 °C durch Einsatz silandotierter Prozessgase, mit dem Ziel, die werkstoffkundlichen Voraussetzungen und optimalen Prozessbedingungen für das Fügen relevanter Konstruktionswerkstoffe aus Kupferlegierungen und Stählen in artgleichen und Misch-Verbunden zu ermitteln. Als Verfahren sollen hierzu das Löten in einem Schutzgasdurchlaufofen und das Schutzgas-Induktionslöten untersucht werden.
    Year: 2013
    Funding: AiF-IGF
    Duration: 10/2013 - 09/2015
  • Elektrokontakttrennen mittels CAMG-Technik zum manuellen und halbautomatischen Trennen von Spundwänden unter Wasser
    Das Ziel des Projekts ist es, die CAMG-Technik als handgeführtes Gerät für den Unterwassereinsatz im Wasserbau technisch umzusetzen.
    Year: 2013
    Funding: AiF
    Duration: bis 09/2015
  • Laserstrahlschneiden unter Wasser für höhere Produktivität
    Das Ziel des Vorhabens bestand darin, einen automatisierten Laserstrahlschneidprozess für den Einsatz unter Wasser zu entwickeln und so die Wirtschaftlichkeit beim Schneiden unter Wasser in einer Tiefe von 2 – 6 m, auch bei verminderter Sicht, zu erhöhen. Als Beispielanwendung wurde hierbei das Schneiden von Spundwänden unter Wasser betrachtet. Die Führung des Schneidkopfes erfolgte mittels eines Achssystems, welches eine flexible Führung entlang der Spundwandkontur ermöglichte. Eine Abstandsregelung sorgte für die Einhaltung des korrekten Abstands zwischen dem Schneidkopf und der Spundwand. Die im Schneidkopf integrierte Schneid-Sensorik diente zur Prozessüberwachung. Hierdurch wurde sichergestellt, dass die Spundwand sicher komplett durchtrennt wird.
    Year: 2015
    Funding: AiF
    Duration: 09/2016
  • BeDeKo - Betondekontamination mittels Trockeneisstrahlens zum Rückbau von Gebäudestrukturen im kerntechnischen Rückbau
    Die Dekontamination von Gebäudestrukturen stellt beim Rückbau kerntechnischer Anlagen einen der arbeitsintensivsten Schritte dar. Alle im Kontrollbereich liegenden Oberflächen der Gebäudestruktur sind mit einem dekontaminierbaren Lacksystem beschichtet. Dieses hat die Aufgabe eventuell im Betrieb auftretende Kontamination daran zu hindern tiefer in den dahinter befindlichen Stahlbeton einzudringen. Während die Beschichtung einen Reststoff darstellt der einer Endlagerung zugeführt werden muss, kann die überwiegende Masse der Gebäudestruktur herkömmlich deponiert oder im Recyclingkeislauf Rohstoff wiederverwertet werden. Die Trockeneisstrahltechnologie bietet eine alternative Methode zu dem konventionell genutzten mechanischen Entschichtungsverfahren wie Schleifen, Fräsen und Nadeln.
    Year: 2015
    Funding: BMBF
    Duration: 10.2014 - 09.2016
  • Ausscheidungsmechanismen ferromagnetischer Phasen in stranggepressten Mg-Co-Basislegierungen
    Die im Teilprojekt E2 des Sonderforschungsbereichs 653 „Gentelligente Bauteile im Lebenszyklus“ entwickelten magnetischen Magnesiumlegierungen ermöglichen eine messtechnische Bestimmung zyklischer Bauteilbelastungen aufgrund der Änderung ihrer magnetischen Eigenschaften unter mechanischer Beanspruchung. Während die Legierungsentwicklung und Primärherstellung dieser Werkstoffe auf Basis von Magnesium und Cobalt bislang im Wesentlichen mittels gießtechnischer Verfahren erfolgt, deuten die im Rahmen der 2. Förderperiode des SFB-Projekts durchgeführten ersten Untersuchungen zum Strangpressen von Mg-Co-Legierungen großes Potenzial zur Steigerung sowohl der magnetischen als auch der mechanischen Eigenschaften an. Gleichzeitig sind noch vor allem in Bezug auf die Ausscheidungsbildung und ggf. auftretende Rekristallisationsvorgänge beim Verpressen dieser Legierungen viele Fragen offen. Ziel des beantragten Projekts ist es daher, aufbauend auf den Vorarbeiten, die Grundlagen zum Strangpressen von Mg-Co-Legierungen zu erarbeiten. Zu den potenziellen Anwendungen stranggepresster, sensorischer Leichtbauwerkstoffe gehören u.a. Profile im Automotive-Bereich sowie in der Luftfahrt. Durch die Fokussierung auf die Phasenbildungsvorgänge beim Strangpressen der magnetischen Magnesiumlegierungen besteht eine scharfe Trennung zum zeitlich parallel geförderten Teilprojekt E2 des SFB 653, da dort aufgrund des gewählten Demonstrators „Radträger“ ausschließlich Aspekte bei der gießtechnischen Verarbeitung der Legierungen im Mittelpunkt stehen.
    Year: 2015
    Funding: LUH
    Duration: 09/2014-12/2015
  • Untersuchungen der Serientauglichkeit des Schichttransplantationsprozesses zur Herstellung von beschichteten Druckgussbauteilen
    Beim Verfahren der Schichttransplantation handelt es sich um ein Verbundgussverfahren für die Beschichtung von Druckgussbauteilen, bei dem die Beschichtung vor der Herstellung des eigentlichen Bauteils hergestellt und während des Gießprozesses auf die Oberfläche des Gussteils übertragen wird. In diesem Projekt sollen wesentliche Erkenntnisse zur Realisierung der Serientauglichkeit des Schichttransplantationsprozesses, insbesondere bei der Herstellung von Druckgussbauteilen mit innenbeschichteten Bohrungen, erzielt werden. Sowohl die technischen als auch die wirtschaftlichen Einsatzgrenzen des Verfahrens stehen im Mittelpunkt des Forschungsprogramms.
    Year: 2015
    Funding: AiF / IGF
    Duration: 09/2014-08/2016
  • Ultraschallgestützter Verbundguss
    Komplexe Kühlkörperstrukturen, die aus mehreren Teilen - häufig aus den Materialien Aluminium und Kupfer - bestehen, kommen in Elektronikprodukten zum Einsatz, da aufgrund stetig steigender Prozessorleistung immer größere Wärmemengen abgeführt werden müssen. Die herkömmlichen Herstellungs- und Fügeverfahren weisen sowohl bei der Wärmeleitung zwischen den einzelnen Komponenten als auch in der Prozesskomplexität Defizite auf. Der Verbundguss ermöglicht die Herstellung von Kühlkörpern aus unterschiedlichen Materialien bereits beim Urformen in einem Schritt. Dabei ist die Verbundqualität stark von der Beschaffenheit der Oberflächen abhängig, so dass es teilweise zu unvollständigen Verbindung zwischen den genannten Metallen kommt. In dem beantragten Projekt werden diese Vorversuche in einen Technologiedemonstrator im Technikumsmaßstab überführt. Dazu werden zunächst sowohl die schwingungstechnischen als auch die werkstoff- und prozesstechnischen Grundlagen erarbeitet und eine Auslegungsrichtlinie abgeleitet. Der Demonstrator wird auf dieser Basis erstellt und die Qualität der Werkstücke beurteilt.
    Year: 2015
    Funding: 10/2012-04/2016
    Duration: DFG
  • SFB 653 - Teilprojekt E2 Magnetische Magnesiumlegierungen
    Das Ziel des Teilprojekts E2 ist die Entwicklung und Herstellung von magnetischen Magnesiumlegierungen mit sensorischen Eigenschaften. Diese Werkstoffe können als belastungsempfindliche Sensormaterialien genutzt werden, weil sie die Erfassung relevanter Informationen über die Betriebsbedingungen, insbesondere die anliegenden, dynamischen mechanischen Lasten, werkstoffinhärent über die Änderung ihrer magnetischen Eigenschaften ermöglichen. Diese Änderung, die auf dem Effekt der inversen Magnetostriktion (Villari-Effekt) beruht, kann mit Hilfe moderner Methoden zur zerstörungsfreien Bauteilprüfung und Materialcharakterisierung, etwa der hochauflösenden Wirbelstromtechnik unter Anwendung der Harmonischen-Analyse, im laufenden Betrieb ausgelesen und verarbeitet werden. Mit Hilfe solcher Messdaten der Belastungshistorie kann die zu erwartende Lebensdauer von Bauteilen abgeleitet werden, so dass Wartungsintervalle geplant und nachfolgende Bauteilgenerationen optimiert werden können. Magnesiumlegierungen verfügen aufgrund hoher spezifischer Festigkeiten bei geringer Dichte über großes Leichtbau-Potenzial. Da Magnesium selbst und gebräuchliche Mg-Legierungen nicht über ferromagnetische Eigenschaften verfügen, wurden im TP E2 neue Legierungen auf Basis von Magnesium und Kobalt entwickelt, deren Gefüge Phasen mit deutlich messbaren ferromagnetischen Eigenschaften enthält. Die magnetischen Eigenschaften der Legierungen unter zyklischer Beanspruchung werden in Kooperation mit dem TP S3 mittels der Harmonischen-Analyse von Wirbelstromsignalen bestimmt. Die Messwerte der Harmonischen liefern Aussagen über den momentanen Werkstoffzustand und die Gitterverspannungen infolge der auf die Mg-Proben einwirkenden Kräfte.
    Year: 2015
    Funding: DFG
    Duration: 07/2013-06/2017
  • Steigerung der Wärmeleitfähigkeit von Aluminium-Kupfer-Verbundgussteilen durch gezielte Modifikation der Verbundzone
    Elektronische Komponenten mit hoher Verlustleistung benötigen eine effiziente Kühlung damit die Funktion und die Lebensdauer nicht negativ beeinträchtigt werden. Um die Wärme effektiv abzuführen, existieren vielfältige Kühlerbauarten die meist aus einer Kombination von Aluminium und Kupferelementen bestehen. Bei Materialpaarungen kommt es jedoch bisher an den Fügestellen zu einem beträchtlichen Anstieg des thermischen Widerstandes. Durch die Verbundgusstechnologie werden verschiedene Werkstoffe im Gießvorgang zu einem Teil vereint. In diesem Projekt werden Beschichtungen verwendet um stoffschlüssige Verbindungen im Druckgussprozess mit möglichst guten thermischer Leitfähigkeit herzustellen und gleichzeitigt die Anzahl der notwendigen Prozessschritte zu reduzieren.
    Year: 2015
    Funding: DFG
    Duration: 09/2014-09/2016
  • Clinchen für Anwendungen mit zyklisch thermischer und mechanischer Belastung
    Im Rahmen dieses Forschungsprojekts werden Erkenntnisse darüber gewonnen, inwiefern gleichzeitig zyklisch-thermisch und zyklisch-dynamisch belastete Clinchpunkte ihre Tragfähigkeitseigenschaften verändern, welche Mechanismen diesen Entwicklungen zugrunde liegen und welche Maßnahmen zur Verminderung der Entfestigung ergriffen werden können. Dabei sollen sowohl die Auswirkungen des charakteristischen Ermüdungsverhaltens verschiedener Werkstoffe (Fügepartner), als auch die Variation von Prozessparametern des Clinchens auf die Verbindungsfestigkeit und Lebensdauer von Clinchverbindungen quantifiziert werden. Aus den daraus gewonnenen Daten können so für die verschiedenen Fügepartner optimierte Clinchpunkte für eine TME-Belastung erstellt werden. Die Validierung dieser Ergebnisse erfolgt anschließend an einem Demonstratorbauteil unter Prüfstandsbedingungen.
    Year: 2015
    Funding: AiF
    Duration: 06.2015 - 05.2017
  • Herstellung stoffschlüssiger Metall-Keramik-Verbunde mittels Gießverfahren
    Die Erarbeitung vereinfachter Gießtechnologien zur Herstellung von Metall-Keramik-Verbindungen einerseits sowie die Einstellung definierter Übergangsschichten andererseits sind zentrale Ziele dieses Projektes, mit denen eine ökonomische und ökologische, da ressourcenschonende, Aufwertung des Herstellungsprozesses von Keramik-Metall-Verbundwerkstoffen realisiert werden soll. Verbunde aus Aluminium und Si3N4-Keramiken sollen dazu mittels zu entwickelnder titanhaltiger Zwischenschichten gefügt und Grundlagenuntersuchungen zu Aluminium-Si3N4-Verbundgussverfahren an Atmosphäre durchgeführt werden. Die Verbindungsqualität der gegossenen Proben wird mittels zerstörender (Metallographie, Zugversuche, Elektronenstrahlmikroanalyse) und zerstörungsfreier Prüfverfahren (Ultraschall, Computer-Tomographie) analysiert, um eine fundierte Wissensbasis der mikrostrukturellen Mechanismen bei der Herstellung von Keramik-Metall-Verbindungen mittels neuartiger Verbundgusstechniken zu erarbeiten.
    Year: 2015
    Funding: LUH
    Duration: 01.2015 - 08.2017
  • Einfluss der Stromimpulse auf die Eigenschaften und Mikrostruktur von Nickelbasis-Superlegierungen
    Ziel des geplanten Forschungsvorhabens ist die Untersuchung des Einflusses starker Stromimpulse auf die Mikrostruktur von einkristallinen Nickelbasis-Superlegierungen. Dies beinhaltet die Analyse der Veränderung von Versetzungsanordnungen, der Orientierung und Morphologie der beiden Phasen γ und γ‘ sowie der Elementverteilung im Material
    Year: 2015
    Funding: DFG
    Duration: 04/2015 – 03/2018
  • GRK 1627 – Teilprojekt A2: Erzeugung von prozessangepassten Dualphasenstählen
    Gegenstand des Projektes ist die Erzeugung von angepassten Dual- und Mehrphasenstählen infolge einer maßgeschneiderten Wärmebehandlungsroute. Mittels interkritischer Glüh- und durch isotherme Umwandlungsprozesse werden niedrig legierte Stahlbleche in ihrer Mikrostruktur sowie ihren mechanischen Eigenschaften verändert.
    Year: 2015
    Funding: DFG
    Duration: bis 10/2016
  • Entwicklung eines 3D-Modells zur Beschreibung der Mikrostrukturentwicklung in Nickelbasis-Superlegierungen bei starker thermo-mechanischer und thermo-chemischer Kopplung
    Forschungsgegenstand des Projektes ist die Untersuchung des Kriechverhaltens von Nickelbasis-Superlegierungen. In Kooperation mit dem Institut für Kontinuumsmechanik (IKM) soll ein Modell entwickelt werden, das das Verhalten der Mikrostruktur bei Kriechbelastung beschreibt. Dazu werden EBSD-Messungen vom Ausgangszustand und weitere Messungen während des Kriechens durchgeführt. Hierbei soll eine Stelle der Probe von zwei Seiten analysiert werden. Basierend auf den somit erhaltenen zweidimensionalen Ergebnissen wird zusammen mit dem IKM ein dreidimensionales Materialmodell entwickelt. Zusätzlich werden nach dem Bruch die Querschnitte der Probe in verschiedenen Abständen zum Bruch metallographisch untersucht. Dies soll die Entwicklung der Mikrostruktur während des Kriechens zeigen und weitere Informationen, z. B. über die Dichte und Verteilung von Poren während der Kriechdehnung, liefern.
    Year: 2016
    Duration: 01.07.2016 - 31.12.2017
  • SPP 1959 Teilprojekt: Untersuchung der Mikromechanismen des elektroplastischen Effekts in Magnesiumlegierungen mittels Elektronenmikroskopie
    Der elektroplastische Effekt (EPE) umfasst all jene Änderungen mechanischer Eigenschaften von Werkstoffen, die durch Impulse hoher Stromdichten (> 1kA/mm²) hervorgerufen werden und nicht auf der Temperaturerhöhung auf Grund des elektrischen Wiederstands beruhen (Abb. 1 zeigt die durch einen Stromimpuls hervorgerufene Entfestigung in Mg). Im Fokus dieses Projektes stehen die Magnesiumlegierungen AZ31 (96% Mg, 3% Al, 1% Zn), WE43 (92,6% Mg, 4% Y, 3% Seltene Erden, 0,4% Zr) sowie poly- und einkristallines Magnesium als Referenz. Diese Legierungen vereinen eine geringe Dichte (etwa ein Viertel von Stahl) mit hoher Festigkeit, was sie für Anwendungen im Leichtbau interessant macht. Darüber hinaus finden sie aufgrund ihrer Biokompatibilität Einsatz in der Biomedizintechnik. Nachteilig ist die schlechte Umformbarkeit dieser Werkstoffe. Umformung unter Ausnutzung des EPE ist für diese Materialien vielversprechend. Um die zur Untersuchung dieses Effektes notwendigen, hohen Stromdichten zu erreichen, wird am Institut eine eigens konstruierte Hochstromimpulsanlage betrieben (siehe Abb. 2: a) Hochstromimpulsanlage, b) Universalprüfmaschine, c) Probe zwischen Kontaktplatten). Ziel dieses Projektes ist es, den Einfluss elektrischer Impulse auf das Verhalten während der Umformung zu untersuchen. Weiterhin sollen grundlegende Erkenntnisse über die zugrundeliegenden Mechanismen des EPE, die noch nicht vollständig verstanden sind, gewonnen werden.
    Year: 2017
    Funding: DFG
    Duration: 31.12.2019
  • Herstellung mikrostrukturierter funktionaler Magnesiumwerkstücke durch Transplantation thermisch gespritzter Schichten unter Einsatz verlorener Kerne im Druckgussprozess
    Year: 2017
    Funding: DFG
    Duration: 01/2016 – 12/2017
  • Standmengenvorhersage von Gleitschichten auf Umformwerkzeugen
    Der Einsatz von reibungsreduzierenden Gleitbeschichtungen in der Blechumformung wird derzeit vor allem noch aufgrund der mangelnden Kenntnisse zu ihren Standmengen limitiert. In diesem Projekt werden daher umfassende Untersuchungen zum Verschleiß- bzw. Abtragverhalten dieser Beschichtungen durchgeführt. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Bereitstellung eines allgemeinen Modells, welches eine Abschätzung der Standmenge reibungsreduzierender Werkzeugbeschichtungen in der Blechumformung ermöglicht. Des Weiteren soll eine Anleitung zur schnellen Parametrisierung dieses Modells für Beschichtungen, deren Wirkprinzip ebenfalls auf Gleiten von Partikeln auf molekularer Ebene basiert, erarbeitet werden.
    Year: 2017
    Funding: AiF
    Duration: 10/2014 – 04/2017
  • Optimierung des Tragverhaltens unter Wasser gefügter Bolzenschweißverbindungen großer Dimensionen für Reparatur-und Instandhaltungsmaßnahmen
    Forschungsziel ist die Entwicklung einer Bolzenschweißanlage für den Unterwassereinsatz, sowie die Qualifizierung des Bolzenschweißens für den Unterwassereinsatz durch Taucher und ROVs.
    Year: 2017
    Funding: AiF
    Duration: 01.10.2016 - 30.09.2018
  • Werkstofftechnisch basiertes Abschreckmodell für die Simulation des Unterwasserschweißens
    Forschungsziel ist die Prozesssimulation des nassen Unterwasserschweißens unter besonderer Berücksichtigung des Wärmeübergangs zum Wasser.
    Year: 2017
    Funding: AiF
    Duration: 01.04.2016 – 31.03.2018
  • RETURN – Prozesskette Recycling von Titanspänen
    Bei der Herstellung von Strukturbauteilen aus Titan in der Luftfahrtindustrie entstehen derzeit rund 90% Abfall in Form verunreinigter Späne, welche bisher nicht mit vertretbarem Aufwand recycelt werden können. Ziel des Forschungsprojekts RETURN ist es, diese Titanspäne zu recyceln und den Werkstoffkreislauf für Titan zu schließen. Hierbei soll insbesondere die Qualität der anfallenden Späne erhöht werden, um aus diesen wieder Titanlegierungen in Luftfahrtqualität herstellen zu können und dadurch die Material- und Energieeffizienz im gesamten Werkstoffkreislauf von Titan nachhaltig zu steigern.
    Year: 2017
    Funding: BMWi
    Duration: 08/2013 - 07/2016
  • Boatlanding Repair – Verfahrenstechnik zur Repa-ratur spaltbehafteter Flanschsysteme im Unterwas-serbereich von Bootlandeanlagen an Offshore-Gründungskonstruktionen
    Ein häufiger Schaden an Offshore-Windenergieanlagen ist die Deformierung des Boatlanding-Flansches. Die Ziele des Projekts sind die Entwicklung einer Verfahrenstechnik zur Reparatur spaltbehafteter Flanschsysteme von Offshore Gründungskonstruktionen und die Entwicklung eines neuen Metall-Polymer-Füllstoffs zum Spaltausgleich unter Wasser und im Wasserwechselbereich.
    Year: 2017
    Funding: AiF-ZIM
    Duration: 01.10.2014 - 30.09.2016
  • Forschungsvorhaben P1125 Steigerung technologischer Eigenschaften durch Kryobehandlung von Werkzeugstählen (Nanocarbide)
    Durch eine gezielte Kryobehandlung von Stählen für die Werkzeug- und Schneidwarenindustrie soll die Zähigkeit und Verschleißbeständigkeit erhöht werden. Dabei wird eine durchgreifende Veränderung der Gefügestruktur durch eine gezielte Ausbildung von Nanocarbiden im gesamten Querschnitt des Werkzeugs bzw. Bauteils angestrebt (siehe Bild 1). Durch die Integration der Kryobehandlung in die Wärmebehandlungskette kann auf aufwändige Beschichtungs- bzw. Randschichtverfahren verzichtet werden. Besonders submikroskopische Vorgänge sollen zum grundlegenden Verständnis der Wirksamkeit der Kryobehandlung fokussiert untersucht werden. Hierzu zählen mikrostrukturelle Untersuchungen mittels Raster- und Transmissionselektronenmikroskopie sowie mechanische Prüfungen.
    Year: 2017
    Funding: AiF
    Duration: 01/2017 – 12/2019
  • Präzisionsschmieden gegossener Vorformen
    Die Technologie des Schmiedens von gegossenen Vorformen (Gieß-Schmieden) stellt eine Alternative zur konventionellen Herstellung von Stahlbauteilen mit komplexen Geometrien dar. Hauptziel der geplanten Untersuchungen ist die Gewinnung von Erkenntnissen über die Entwicklung der mechanischen und mikrostrukturellen Eigenschaften des Gefüges der Gussvorform während der Umformung und die Identifizierung von geeigneten Prozessparametern.
    Year: 2018
    Funding: DFG
    Duration: 01/2018 – 12/2020
  • Einfluss der Stromimpulse auf die Eigenschaften und Mikrostruktur von Nickelbasis-Superlegierungen
    Ziel des geplanten Forschungsvorhabens ist die Untersuchung des Einflusses starker Stromimpulse auf die Mikrostruktur von einkristallinen Nickelbasis-Superlegierungen. Dies beinhaltet die Analyse der Veränderung von Versetzungsanordnungen, der Orientierung und Morphologie der beiden Phasen γ und γ‘ sowie der Elementverteilung im Material
    Year: 2018
    Funding: DFG
    Duration: 04/2015 – 03/2018
  • Forschungsvorhaben MA 1175/48-1: In-Situ Untersuchungen der physikalisch-chemischen Mechanismen der Oberflächenaktivierung von Edelstählen bei Wärmebehandlungen unter lötprozessähnlichen Bedingungen im reduzierendem Schutzgas
    Die Desoxidation von Bauteiloberflächen in einem Ofenlötprozess unter reduzierendem Schutzgas ist Voraussetzung für deren Benetzbarkeit mit Lot und entscheidet über den Prozesserfolg und die Qualität der resultierenden Lötverbindungen. Während die notwendigen thermodynamischen Voraussetzungen beispielsweise für die Reduktion von nativ oxidierten Edelstahloberflächen mit reduzierenden Agentien im Prozessgas (Wasserstoff, Monosilan etc.) bekannt sind, ist die Kinetik dieser Reaktionen auf atomarer Ebene bislang noch nicht erforscht worden. Letzteres ist aber essentiell für ein grundsätzliches Prozessverständnis und Voraussetzung für die Weiterentwicklung von flussmittelfreien Lötprozessen unter Schutzgas. In diesem Zusammenhang ist die Verwendung von mit Monosilan dotiertem Stickstoff als kostengünstige und ressourcenschonende Alternative zu konventionell verwendetem Wasserstoff für das Löten von Stahlwerkstoffen von großem wissenschaftlichem und technologischem Interesse. Globales Ziel des Projekts ist es daher, die physikalisch-chemischen Mechanismen der Oberflächendesoxidation beim Löten von Edelstählen in einem Schutzgasdurchlaufofen bei Verwendung wasserstoff- und silanhaltiger Prozessgase zu untersuchen. Die Experimente liefern hierbei Informationen über die ablaufenden Reaktionen und die Oberflächenzustände, die Grundlage für eine gezielte Weiterentwicklung flussmittelfreier Schutzgaslötprozesse in Richtung niedrigerer Verarbeitungstemperaturen, robusterer Prozessbedingungen und der Verarbeitung anspruchsvoller Stahlwerkstoffe sind. Im Rahmen des Projekts werden zunächst thermodynamische Simulationen durchgeführt und bekannte analytische Transportmodelle auf den vorliegenden Anwendungsfall spezifiziert. Zur Verifizierung der Simulationen bzw. des Modells werden die ablaufenden chemischen und physikalischen Reaktionen unter lötprozessähnlichen Bedingungen in-situ auch zeitaufgelöst untersucht, wobei Informationen zu Änderungen der Kristallstruktur, der atomaren Koordination (Bindungsabstände, Koordinationszahlen) und der chemischen Bindungszustände sowie über auftretende Diffusionsprozesse, die für die Aufklärung der Kinetik elementar sind, gewonnen werden. Hierzu werden die Methoden TR-XRD (Time Resolved X-ray Diffraction) sowie zeitaufgelöste Röntgenabsorptionsspektroskopie (EXAFS/XANES: Extended X-ray Absorption Fine Structure/ X-ray Absorption Near Edge Structure) unter Verwendung von Synchrotronstrahlung eingesetzt. Das Nachstellen von realistischen Prozessbedingungen für die spektroskopischen Messungen erfolgt in einer Hochtemperaturkammer für Röntgenexperimente, die eigens angefertigt wurde. Die Messungen mit Röntgenstrahlung werden an der Synchrotronstrahlungsquelle DELTA in Dortmund oder am Deutschen Elektronen-Synchrotron DESY in Hamburg durchgeführt.Mithilfe von Messungen und Lötversuchen soll ein Modell aufgestellt werden, das auf atomarer Ebene die chemisch-physikalischen Vorgänge der ablaufenden Oberflächenreaktionen bei Schutzgaslötprozessen beschreibt.
    Year: 2018
    Funding: DFG
    Duration: 01.04.2014-31.12.2019
  • Selektiv thermisch oxidierte Werkzeugoberflächen im Einsatz beim trockenen Tiefziehen
    In der Blechumformung haben Reibung und Verschleiß maßgeblichen Einfluss auf die Standzeiten der Werkzeuge. Deshalb werden nach dem Stand der Technik gegenwärtig meist Schmierstoffe verwendet. Da der Einsatz dieser Schmierstoffe nicht dem Ziel einer nachhaltigen Produktion entspricht, werden im Rahmen des SPP 1676 Methoden zur Trockenumformung erforscht. Im vorliegenden Projekt werden die Grundlagen zur Herstellung und dem Einsatz von Werkzeugbeschichtungen erforscht, die durch selektive thermische Oxidation hergestellt werden. Die oxidativen Wärmebehandlungen der Werkzeugoberflächen finden dabei bei definiertem Restsauerstoffgehalt unter Schutzgasatmosphäre (Stickstoff) bzw. mit Monosilan dotiertem Stickstoff statt. So ist es möglich Oxidbelegungen mit definierter chemischer Zusammensetzung und Dicke zu generieren. Die Zwischenergebnisse aus dem ersten Antragszeitraum belegen, dass Schichten erzeugt werden können, die vergleichbare Reibwerte aufweisen wie unbeschichtete beölte Werkzeugoberflächen In der zweiten Förderphase des Teilprojektes wurde das Wärmebehandlungskonzept weiterentwickelt und eine neue Behandlungsanlage aufgebaut. Hauptmotivation dabei war es von einem Durchlaufofenprozess, welcher durch lange Behandlungszeiten und einem hohen Schutzgasverbrauch gekennzeichnet ist, auf einen Chargenprozess umzustellen. Durch die chargenweise Herstellung von oxidierten Prüfkörpern kann der Schutzgasbedarf deutlich gesenkt werden. Darüber hinaus wurde an der Erwärmungsanlage die Möglichkeit einer induktiven Prüfkörpertemperierung geschaffen, sodass die Prozesszeit ebenfalls reduziert werden können. Die Arbeiten der zweiten Förderphase umfassen darüber hinaus Reibwert- und Verschleißuntersuchungen bei variablen Oberflächenmodifikationen. Diese Ergebnisse knüpfen gemeinsam mit einem numerischen FE-Modell an den Arbeiten der ersten Phase an und sind erforderlich um ein breites Grundlagenverständnis über den hier erforschten Ansatz zur Trockenumformung zu schaffen, sodass eine Überführung auf industrielle Anwendungen gewährleistet werden kann. Die Übertragung in Richtung der Anwender ist in der dritten Förderphase des Teilprojektes vorgesehen. In der dritten Projektphase wird ein modulares Tiefziehwerkzeug aufgebaut, welches mit oxidierten Formeinsätzen bestückt werden kann. Über die Fertigung unterschiedlicher Bauteilgeometrien mit dem vorgesehenen Werkzeugsystem ist es möglich sukzessive das Lastkollektiv auf das hier entwickelte Schichtsystem zu erhöhen und somit das Einsatzverhalten des Schichtsystems im Tiefziehprozess zu untersuchen. Parallel dazu wird die Wärmebehandlung zur Schichterzeugung stetig weiter optimiert. Ferner findet eine Übertragung des numerischen FE-Modells, welches an Versuchsprüfkörpern erarbeitet wurde, auf die hier untersuchten Geometrien statt. Abschließend wird die wieder Aufbereitung des Schichtsystems untersucht, sodass tiefergehende Aussagen über Werkzeugstandzeiten getroffen werden können.
    Year: 2018
    Funding: DFG
    Duration: 01.01.2014 – 01.01.2020
  • Forschungsvorhaben MO881/22-1: Aufklärung und Nutzung thermophysikalisch-chemischer Mechanismen der Oberflächendesoxidation zum Löten von Edelstählen unter silandotiertem Argon-Grobvakuum
    Forschungsziel ist die Untersuchung und Aufklärung von Mechanismen der Desoxidation nativ passivierter Stähle beim Hart- und Hochtemperaturlöten im Vakuumofen mit der Maßgabe, diese Erkenntnisse zukünftig für die Optimierung und Weiterentwicklung der Lötprozesse zu nutzen. Hierzu werden Messverfahren entwickelt und eingesetzt, bei denen eine oberflächensensitive „in situ“-Analyse von in der chemischen Zusammensetzung und der Oberflächenbeschaffenheit definierten Edelstahlproben, die unter für Vakuumlötprozess typischen Bedingungen wärmebehandelt werden können, möglich ist. Neben der Variation der Aufheizbedingungen muss das Verfahren auch eine Variation der Gasatmosphäre sowohl hinsichtlich des Gasdrucks als auch der Gaszusammensetzung bis 1 mbar Gesamtdruck zulassen. Insbesondere ist die Verwendung von mit Monosilan dotiertem Argon zur Einstellung definierter, reduzierender Prozessgasbedingungen ein wesentlicher Aspekt der Untersuchungen, da hiervon erhebliche Verbesserungen für das Löten von Edelstählen erwartet werden. Zum anderen sollen die „in situ“-Untersuchungen der Oberflächen parallel durch Wärmebehandlungs- und Lötprozesse in einem auf die Verwendung von silandotierten Prozessgasen umgerüsteter Vakuumlötofen nachvollzogen werden und durch anschließende Analysen von wärmebehandelten Werkstoffproben wie auch Benetzungsproben unter Verwendung geeigneter Modelllote Korrelationen zwischen den Oberflächenveränderungen und dem Benetzungsverhalten in Abhängigkeit der eingestellten Prozessbedingungen herausgearbeitet werden. Auf theoretischer Seite dienen die „in situ“ Messungen zur Aufklärung der Mechanismen der Ober-flächendesoxidation sowie der Quantifizierung diesbezüglicher Abhängigkeiten von den Prozess-bedingungen. Die Daten sollen als Basis zur Erstellung eines physikalischen Modells dienen, das die thermodynamischen und kinetischen Aspekte der Reaktionen und Prozesse an der Oberfläche der untersuchten Werkstoffoberflächen beschreibt und optimale Prozessbedingungen beim Löten von Edelstählen vorhersagbar machen soll.
    Year: 2018
    Funding: DFG
    Duration: 01.12.2014-30.07.2019
  • Verminderung der wasserstoffinduzierten Kaltrissigkeit beim nassen Unterwasserschweißen von höherfesten Feinkornstählen durch die Integration von austenitischem Schweißgut in die Schweißfolge
    Forschungsziel ist die Verhinderung wasserstoffinduzierter Kaltrisse beim nassen Unterwasserschweißen von höherfesten Feinkornstählen. Durch den Einsatz austenitischen Schweißguts werden makroskopische Wasserstofffallen in die Schweißfolge eingebracht, welche die schädigende Wirkung des Wasserstoffs unterbinden.
    Year: 2018
    Funding: AiF
    Duration: 12/2016 – 11/2018
  • Autogenes MAG-C Schweißen als Hybridprozess für das kontinuierliche, nasse hyperbare Unterwasserschweißen (UW-A-MAG-C) mit Massivdrahtelektroden
    Im Forschungsvorhaben 18.708 N „Autogenes MAG-C Schweißen als Hybridprozess für das kontinuierliche, nasse hyperbare Unterwasserschweißen(UW-A-MAG-C) mit Massivdrahtelektroden“ wurde ein Hybridschweißverfahren für die Unterwasseranwendung entwickelt, mit dem Ziel der Kombination einer autogenen Flamme und einem Lichtbogenschweißverfahren.
    Year: 2019
    Funding: AiF
    Duration: 04/2015 – 09/2017