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Thixoformingtechnologie für hochschmelzende Stahlwerkstoffe

Status abgeschlossen
Ziele


Bezug des Vorhabens zu den förderpolitischen Zielen

Die Fertigung von thixogeformten Stahlbauteilen eröffnet neue Bauteilklassen
durch die Herstellung komplexer und feingliedriger Komponenten. Durch die
drastische Verkürzung der Umformstadien ist ein enormer wirtschaftlicher Nutzen
möglich. Die mögliche Entwicklung neuer gewichts- und funktionsoptimierter
Stahlbauteile korreliert eng mit der Intention des BMBF-Programms "Forschung
für die Produktion von morgen" und hat direkten Bezug zur Bekanntmachung
"Hochleistungsfertigungsverfahren". Das geplante Verbundvorhaben bildet aus
Sicht des Antragstellers ein ideales Demonstrationsprojekt zur konsequenten
Umsetzung von innovativen Fertigungstechnologien durch die Nutzung von
Synergien einer interdisziplinären und ganzheitlichen Betrachtung der gesamten
Fertigungskette, d.h. von der Vormaterialentwicklung über die Herstellung und
Verarbeitung bis hin zum prüffähigen Prototypenbauteil.

Entwicklung des Thixoformings von Stahlwerkstoffen zu einer Technologie, die es ermöglicht endabmessungsnahe und hochbelastbare Stahlbauteile stufenarm herzustellen

In dem geplanten Forschungsvorhaben soll neben der Bereitstellung von
verfahrens- und werkstofftechnischen Grundlagen, insbesondere die Entwicklung
einer sicheren Prozess- und Anlagentechnik erfolgen. Dabei soll ein
Fahrwerksbauteil, welches zur Zeit konventionell durch mehrere
Warmschmiedeoperationen gefertigt wird, einstufig durch das Thixoforming
hergestellt werden. Durch die Anwendung dieser innovativen
Formgebungstechnologie sollen zerspanende Nachbearbeitungen am Bauteil
reduziert (Near Net Shape-Fertigung) und die Produktqualität erhöht werden. Ein
weiterer Focus wird auf die Reduzierung des Bauteilgewichts liegen. Durch die
verbesserten Werkstoffeigenschaften des thixogeschmiedeten Materials gegenüber
gegossenem Material, wird eine gewichtsoptimierte Konstruktion angestrebt
(mechanische Eigenschaften beim Thixoforming oberhalb des Gießens, aber
unterhalb des Gesenkschmiedens).

Die wichtigsten erwarteten Ergebnisse (Teilziele) und deren zu erwartende
technischen Verwertung des Verbundprojekts sind:
(1) Konventionell hergestellte Stahlwerkstoffe werden auf ihre Einsatzfähigkeit
für das Thixoforming durch thermomechanische Behandlung (TMB) untersucht. Damit
ist eine wesentliche Voraussetzung für die industrielle Umsetzung dieser
Technologie realisiert.
(2) Entwicklung geeigneter Werkstoffe und Werkstoffverbunde für die Werkzeuge
hinsichtlich Verschleiß-, Korrosions- und Temperaturbeständigkeit sowie die
produktionstaugliche Umsetzung dieser Werkstoffkonzepte. Damit können
Thixoschmiedewerkzeuge mit ausreichender Standzeit hergestellt werden.
(3) Entwicklung eines Konstruktionsprinzips für Hybridwerkzeuge
(Stahl-Keramik), das den hohen thermischen Belastung gerecht wird, sowie die
Erarbeitung eines geeigneten Fertigungsprozesses zur Herstellung solcher
Werkzeuge, die die gewünschten Einsatzeigenschaften gewährleisten. Damit ist es
möglich Thixoforming-Werkzeuge im industriellen Sektor anzubieten und
wirtschaftlich zu nutzen.
(4) Entwicklung einer prozesssicheren Anlagentechnik für das reproduzierbare
Erwärmen der Stahlrohlinge in den Semi-Solid Bereich.
(5) Verfahrens- und Technologieentwicklung zur Identifizierung der
signifikanten Einflussgrößen bei der Formgebung und Prozessoptimierung im
Hinblick auf eine reproduzierbare und optimale Bauteilqualität (komplexe
Near-Net-Shape Bauteile).
(6) Fertigbearbeitung und anwendungsnahe Bauteilprüfung unter einsatzrelevanten
Bedingungen zur Bewertung der Qualität der Thixobauteile.
(7) Bewertung der gesamten Prozesskette unter ökologischen und ökonomischen
Aspekten zur Darstellung des erwarteten Kosteneinsparungspotentials.
(8) Aufbereitung der Ergebnisse für Dritte und Transfermaßnahmen (z.B.
Veröffentlichungen, Präsentation auf Kolloquien und Seminaren, Veranstaltung
von Industrieworkshops) sowie Vermarktung durch die beteiligten
Technologieanbieter Elotherm, BeaTec und FCT.


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