P8: Eigenschaftsorientierte Regelung von Verfestigungs und Phasenumwandlungsprozessen beim Drücken und Drückwalzen metastabiler Austenite

Beim Drücken und Drückwalzen werden Bauteile gefertigt, indem Material auf eine Form gedrückt wird, bis die gewünschte Geometrie erreicht ist. Dabei kommt es zu Verfestigung und Phasenumwandlungen im Werkstoff, der sog. Martensitbildung. Diese lässt sich i.d.R. nicht während des Umformens detektieren oder bewusst steuern, was den Prozess hochgradig anspruchsvoll macht. Eine neuentwickelte Eigenschaftsregelung mit detaillierten Werkstoff- und Prozessmodellen soll ermöglichen, zusätzlich zur Geometrie auch die Materialeigenschaften schon beim Umformen gezielt einzustellen. So entstehen neuartige, hochoptimierte Bauteile. Speziell beim Verarbeiten bestimmter Edelstähle, den „metastabilen Austeniten“, führen Phasenumwandlungen auf mikroskopischer Ebene zu deutlich verändertem Materialverhalten. Die Prozessführung ist anspruchsvoll, da verschiedene wechselwirkende Mechanismen beteiligt sind, die von zahlreichen Parametern abhängen. Einerseits gilt es, unerwünschte Nachbehandlung oder Ausschuss schon im Prozess zu vermeiden. Andererseits lassen sich lokale Eigenschaften bewusst einstellen: Dies ermöglicht einen optimierten Härteverlauf oder eine Art unsichtbaren Barcode durch lokal magnetisierbare Bereiche.

Das interdisziplinäre Forschungsvorhaben führt die Fachbereiche Werkstofftechnik, Fertigungstechnik und Regelungstechnik zusammen. Aufgabe ist, detaillierte Werkstoff und Prozessmodelle zu entwickeln, echtzeitfähig umzusetzen, Sensorik und Aktorik einzubinden und im Rahmen einer modellprädiktiven Regelstrategie auf Industriesteuerung zu realisieren.

 

ANSPRECHPARTNER

Lehrstuhl für Umformende und Spanende Fertigungstechnik (LUF) Universität Paderborn

Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. Werner Homberg 

Mitarbeiter: Arian Bahman, ba@luf.upb.de 

 

Fraunhofer-Institut für Entwurfstechnik Mechatronik IEM 

Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. habil. Ansgar Trächtler

Mitarbeiter: Markus Riepold, markus.riepold(at)iem.fraunhofer.de 

 

Fachgebiet Werkstoffprüftechnik (WPT), Technische Universität Dortmund

Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. habil. Frank Walther

Mitarbeiter: Julian Rozo Vasquez, julian.rozo(at)tu-dortmund.de