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Projektgruppe 3 - Forschungsgebiete

P3: Herstellung komplexer hybrider Konstruktionen

P3.1 Reibdrücken von hybriden Werkstoffen

Die Anwendung von neuen Umformtechniken, wie z.B. das innovative Verfahren des Reib-Drückens, ermöglicht im Bereich des Leichtbaus vielversprechende Ansätze für die Herstellung von Leichtbau-Hybrid-Komponenten aus verschiedenen Materialien bzw. Halbzeugen. Hierbei sollen die Untersuchungen sich auf Kombinationsmöglichkeiten von unterschiedlichen Materialien konzentrieren, die derzeit nicht bzw. nur sehr schwer zu hybriden Bauteilen umgeformt werden können. Das Reib Drücken bietet durch seinen thermo-mechanischen Ansatz die Vorteile einer Warmumformung. Diese Prozesscharakteristiken sollen das Fügen von verschiedensten Materialien, ähnlich wie beim Reibschweißen, ermöglichen. Ein wesentlicher Schwerpunkt soll hierbei die Herstellung von rotationssymmetrischen hybriden Hohlstrukturen sein, die durch dieses neue Verfahren umformtechnisch erst realisierbar werden.

Projektleiter: Prof. Dr. Homberg

P3.2 Joining technologies for multi-material constructions

Produktive und werkstoffgerechte Fügetechnologien sind der Schlüssel für innovative Mischbauweisen, die die Basis für den Leichtbau bilden und somit entscheidend zur Energie- und Emissionseinsparung beitragen. Im Vordergrund stehen dabei Verfahren zur effizienten Umsetzung und Optimierung von Fügeverfahren für ressourceneffiziente Hochleistungsverbundsysteme. Hierfür sind sowohl effiziente Methoden zur praxisgerechten Auslegung der Fügestellen unter verschiedenen Belastungsarten als auch der Fügetechnologien durch Erweiterung bzw. Modifikation vorhandener Prozesstechnik zu entwickeln. Es sollen elementare und hybride Fügeverfahren in Mischbauweise untersucht werden. Vor dem Hintergrund der werkstofflichen Inkompatibilität verschiedener Werkstoffklassen werden wärmearme Fügeverfahren, wie Mechanisches Fügen und Kleben sowie Sonderverfahren der Thermischen Fügetechnik, mit dem Fokus auf die Verbindungsbildung und das Eigenschaftsprofil der Fügestellen, untersucht.

Projektleiter: Prof. Dr. Meschut

P3.3 Entwicklung hybrider Leichtbaustrukturen durch lokale Verstärkung von blasgeformten Hohlraumgeometrien

Mit dem bei der KTP entwickelten Spritzgießsonderverfahren GITBlow lassen sich mittels Gasinjektionstechnik hergestellte Preforms direkt im Werkzeug weiter aufblasen. So entstehen komplexe Hohlräume mit niedriger Wanddicke. Über eine automatisierte Einlegetechnik können Verstärkungsstrukturen, z.B. umgeformte Organobleche, während des Fertigungsprozesses in das Werkzeug eingelegt werden. Beim Aufblasen des GITBlow-Bauteils werden die beiden Elemente durch einen großen erzeugten Hinterschnitt mechanisch miteinander verbunden und ergeben so eine verstärkte Hohlraumstruktur mit sehr guten Leichtbaukennwerten. Die wissenschaftliche Herausforderung liegt in der Untersuchung der Verbundfestigkeit und der resultierenden Bauteilfestigkeit. Diese sind abhängig vom Aufblasverhalten des Preforms, sowie den Haftmechanismen, die durch gezielte Prozessführung oder Zusatzstoffe eingestellt werden müssen. Es muss zudem ein Prozessmodell entwickelt werden, mit dem für die gewählte Materialkombination notwendigen Einstellparameter ermittelt werden können, um eine reproduzierbare Bauteilfertigung zu gewährleisten.

Projektleiter: Prof. Dr. Moritzer

P3.4 Optimierung der Festigkeit lasergesinterter Bauteile durch Analyse und Anpassung der thermischen Prozessführung

Beim Polymer-Lasersintern, einem der wichtigsten additiven Fertigungsverfahren für Kunststoffe, ist die Prozessqualität und Reproduzierbarkeit eine der größten Herausforderungen auf dem Weg von einem Prototyping- zu einem ausgereiften Fertigungsverfahren. Insbesondere inhomogene Temperaturverläufe und -historien wurden als maßgebliche Einflussfaktoren auf die Bauteilqualität identifiziert. Das Ziel dieses Projektes ist die Analyse ortsaufgelöster Temperaturhistorien und deren Korrelation mit Bauteileigenschaften auf der einen Seite, sowie und die Optimierung der thermischen Prozessführung auf der anderen Seite. Dadurch werden höhere und homogenere Bauteileigenschaften, z.B. die Festigkeit oder Formgenauigkeit, erreicht.

Projektleiter: Prof. Dr. Schmid

Die Universität der Informationsgesellschaft