Massivumformung von Stahl und Schwermetallen

Inhalt

Allgemein

Die Fachgruppe befasst sich mit der Verarbeitung von Stahl, Schwermetall- und Sonderlegierungen durch Verfahren wie Freiform- und Gesenkschmieden, Prägen, Fließ- und Strangpressen. Diese Verfahren erlauben die Herstellung von Halbzeugen und Bauteilen in großer Formenvielfalt aus gegossenem oder vorgewalztem Rund- oder Vierkantmaterial. Die Anforderungen an die Umformprozesse erfahren eine kontinuierliche Steigerung infolge der hohen Ansprüche moderner Leichtbaukonzepte in Verbindung mit der Entwicklung und des Einsatzes neuer Hochleistungswerkstoffe sowie durch die Weiterentwicklung und Optimierung der entsprechenden Fertigungsabläufe, wie z. B. thermisch-mechanisch gekoppelte Verfahren, Prozesskettenverkürzung durch Direkteinsatz und den Einsatz endabmessungsnahen Vormaterials.

Entsprechend der großen Freiheiten in der Formgestaltung, lässt sich mit Verfahren der Massivumformung eine Vielzahl von Produkten herstellen, die als Komponenten in Gebrauchsgegenständen, im Maschinen- und Anlagenbau, im Schiffs- und Fahrzeugbau sowie in der Luft- und Raumfahrtechnik gleichermaßen Anwendung finden. Die Palette erstreckt sich von geometrisch einfachen Bauteilen wie Wellen, Naben und Zahnrädern bis hin zu komplexen Geometrien, wie sie beispielsweise bei Kurbelwellen, Turbinenschaufeln, Gehäusen und Strukturprofilen zu finden sind. Allen diesen Bauteilen ist gemein, dass bei deren Herstellung neben einer möglichst exakten Formgebung gleichermaßen auch die sich im Zuge des Umformprozesses einstellenden Werkstoffeigenschaften von vordergründigem Interesse sind. Im Hinblick auf eine optimale Weiterverarbeitbarkeit oder zugeschnitten auf den  jeweiligen Anwendungszweck, müssen diese aufgrund ökonomischer und ökologischer Gesichtspunkte bereits bei der Halbzeugfertigung ins Auge gefasst und möglichst gezielt zur Geltung gebracht werden. Die Prozessführung muss dafür optimal auf den jeweiligen Werkstoff abgestimmt werden, um dessen werkstoffeigene Potenzial maximal ausschöpfen zu können.

Dieser Aufgabe entsprechend, stellt die Fachgruppe Massivumformung einen kompetenten Ansprechpartner für die anwendungsorientierte Forschung mit dem Anspruch einer ganzheitlichen, prozessübergreifenden Betrachtungweise im Bereich der Massivumformverfahren dar. Anlagen-, Werkszeug- und Werkstoffverhalten unter Prozessbedingungen können sowohl experimentell als auch analytisch erfasst und beurteilt werden. Neben einer umfangreichen Ausstattung an Anlagen für die Ermittlung von prozessrelevanten Werkstoffkennwerten und zur integrierten Simulation von Umformprozessen, steht dem Institut mit der 2012 in Betrieb genommenen 10 MN Universalpresse ein weltweit einzigartiges Aggregat für die experimentelle Analyse von Massivumformprozessen, wie Freiform- und Gesenkschmieden, Form- und Strangpressen u.a. zur Verfügung.

Die F&E-Aktivitäten der Fachgruppe Massivumformung umfassen u. a.:

  • Kraft- und Arbeitsbedarf, Werkzeugbelastung sowie werkstoff- und verfahrenstechnische Einflussgrößen in Massivumformprozessen bei der Warm- und Halbwarm- und Kaltumformung
  • Umformverhalten und Umformvermögen bei der Massivumformung von Stahl, NE-Schwermetalllegierungen
  • Prozesskettenverkürzung durch Ausnutzung der Gieß- bzw. Schmiedehitze und durch Gießschmieden
  • Prozessoptimierung bei der Verarbeitung großer Schmiedeblöcke
  • Analyse der Rissbildung, Charakterisierung und Schließung von Lunkern in Schmiedeprozessen
  • Experimentelle Prozessanalyse, Identifikation und –optimierung von Prozessparametern in Massivumformprozessen
  • sensorisierte Werkzeuge zur Messung von Kontaktspannungen und –temperaturen in der Umformzone
  • Werkzeugauslegung und -erprobung
  • Tribologische Untersuchungen in der Wirkfuge Werkzeug/Werkstück
  • Analyse des Werkstofferhaltens bei der Werkstückerwärmung, Entwicklung und Optimierung von Anwärmtechnologien
  • Modellierung der Anlagenkinematik während des Umformvorganges
  • Simulation von Prozessketten, Stofffluss-, Gefüge- und Eigenschaftsentwicklung und Werkzeugverhalten

Aktuelle Forschungsschwerpunkte