In vielen Bereichen der Industrie, vor allem im Fahrzeug- und Maschinenbau, werden
durch weiter steigende Bauteilanforderungen hinsichtlich ihrer Belastbarkeit und
Komplexität auch Forderungen nach neuen Werkstoffen und innovativen Werkstoffkonzepten
formuliert. Je nach Anwendung und Branche lassen sich hier klar unterschiedliche
Trends erkennen, die oftmals darin übereinstimmen, dass der Verbundtechnologie
und dem Materialmix in Form hybrider Werkstoffverbunde eine zukunftsweisende
Rolle zugeschrieben wird. Im modernen Leichtbau verdeutlicht zum
Beispiel die Forderung nach wesentlich höheren Leistungsdichten bei gleichzeitiger
Reduzierung der Massen, dass die Lösung nur in der Kombination von Werkstoffen
mit jeweils angepassten Eigenschaften liegen kann.
Unter hybriden Werkstoffsystemen versteht man einen Verbund mehrerer sowohl
artgleicher als auch artfremder Werkstoffe. Dies reicht von der Beschichtung, über
Gradientenwerkstoffe oder partikel- und faserverstärkte Werkstoffe bis hin zu gefügten
Bauteilen. Die Verwendung hybrider Werkstoffsysteme ermöglicht somit die
Kombination hoher Festigkeit, Plastizität, Korrosionsbeständigkeit, Verschleißfestigkeit,
geringer Dichte sowie einer regulierbaren elektrischen und thermischen Leitfähigkeit.
Der Ansatz des Graduiertenkollegs 1378 ist, Erfahrungen in den Schwerpunktbereichen
Werkstofftechnik, Fertigungstechnik, Umformtechnik und Simulation zur Entwicklung
hybrider Werkstoffsysteme zu nutzen und ihre Umsetzung weiter voranzutreiben.
Um diese Aufgabe optimal zu bearbeiten, haben sich Institute aus den genannten
Bereichen der Leibniz Universität Hannover und der Technischen Universität Dortmund
zusammengefunden und das von der Deutschen Forschungsgemeinschaft
(DFG) geförderte Graduiertenkolleg GRK 1378 ins Leben gerufen (Förderzeitraum
1.1.2007 bis 30.6.2011).
Das Graduiertenkolleg ist in 11 Teilprojekte untergliedert und bietet besonders qualifizierten
Nachwuchswissenschaftlern die Möglichkeit, auf dem Gebiet hybrider Werkstoffsysteme
an vorderster Front zu forschen. Neben der Entwicklung neuartiger
geeigneter Herstellungsverfahren steht die Erforschung möglicher Verarbeitungsbzw.
Bearbeitungsverfahren im Vordergrund der Teilprojekte.
In diesem Vortragsband zum Berichtskolloquium stellen die Mitglieder des Kollegs
ihre Ziele und Arbeitsmethoden sowie die neuesten Entwicklungen und Ergebnisse
vor.
Aktualisiert: 2019-10-17
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Metallische Schäume sind Konstruktionswerkstoffe, die nach dem Vorbild zellularer Strukturen der Natur konzipiert und aufgebaut sind. Ihre vielseitigen mechanischen und funktionalen Eigenschaften prädestinieren die Metallschäume für die Verwen-dung in Werkstoffverbunden, z.B. für die Versteifung von Baugruppen oder für die Energieabsorption. Da in modernen Leichtbaustrukturen oftmals lokal begrenzte Belastungen auftreten, ist in Hinsicht des Leichtbaugedankens eine lokale Anpassung der Werkstoff- bzw. Bauteileigenschaften vorteilhaft.
Im Rahmen dieser Arbeit werden Möglichkeiten zur Weiterentwicklung von pulver-metallurgisch hergestellten Magnesiumschäumen durch Legierungs- und Prozess-entwicklung in der Herstellung aufgezeigt. Darüber hinaus wird ein Verfahren untersucht, mit dem Rollprofile durch partiell eingebrachte Magnesiumschäume individuell verstärkt werden können. Die Herausforderung ist dabei die Zusammen-führung der Einzelprozesse „Aufschäumen“ und „Profilherstellung“ zu einem inte-grierten Fertigungsprozess.
Aktualisiert: 2019-10-17
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Gestiegener Wettbewerb in vielen Wirtschaftszweigen erzwingt innovative Lösungen,
bei denen traditionelle Konstruktionswerkstoffe substituiert werden. Leichtbau ist
dabei ein zentraler Treiber, wobei gleichzeitig die Anforderungen an Festigkeit oder
Korrosions- und Verschleißbeständigkeit ebenfalls steigen. Lösung dieses Problems
versprechen innovative Werkstoffkonzepte wie die Verbundtechnologie und der Materialmix
in Form hybrider Werkstoffverbunde. Nur durch den Einsatz kombinierter
Werkstoffe sind die oben genannten Forderungen wie eine signifikante Steigerung
der Festigkeit bei gleichzeitig geringerem spezifischem Gewicht überhaupt erreichbar.
Ein Lösungsansatz hierzu sind „hybride Werkstoffsysteme“, bei denen die Eigenschaften
artgleicher und artungleicher Werkstoffe miteinander kombiniert werden.
Dabei ist das Ergebnis dieses Verbundes in der Regel mehr als die Summe der Einzeleigenschaften.
Die zentrale Fragestellung ist jedoch in diesem Zusammenhang
die fertigungstechnische Realisation. Die Spanne geht hier vom Bereich der fügenden
Fertigungstechnologien über die verstärkten Werkstoffe bis hin zur Oberflächentechnik.
Hierdurch ist es möglich nahezu jede Eigenschaft wie z.B. die Verschleißbeständigkeit,
die Festigkeit, das spezifische Gewicht oder ähnliches des neuartigen
Werkstoffsystems einsatzabhängig anzupassen.
Das Graduiertenkolleg GRK 1378 ist ein Zusammenschluss der drei Institute IW,
IFUM und IFW der Leibniz Universität Hannover und der drei Institute LWT, ISF und
IUL der Technischen Universität Dortmund mit insgesamt 11 Teilprojekten zu dieser
Themenstellung. Hierbei fließt unterschiedlichstes Knowhow aus den Bereichen
Werkstofftechnologie, Fertigungstechnologie, Umformtechnologie und Simulation
zusammen. Dieser Umstand ermöglicht standortübergreifend eine Kooperation von
Wissen, die bis dato noch nicht erschlossene Wege gehen kann und in der Lage ist
hierdurch noch innovativere Lösungsansätze zu entwickeln. Dank der Förderung des
GRK 1378 durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG (Förderzeitraum
1.1.2007 bis 30.6.2011) ist es möglich, dass besonders qualifizierte und talentierte
Nachwuchswissenschaftler neue Wege in der produktionstechnischen Forschung
beschreiten. Die Teilprojekte orientieren sich dabei an der Fertigungskette von der
Entwicklung über die Herstellung und die Bearbeitung/Verarbeitung bis zur Applikationsqualifizierung
hybrider Werkstoffkonzepte.
In diesem Vortragsband zum Kolloquium stellen die Mitglieder des Kollegs ihre Ziele
und Arbeitsmethoden sowie die neuesten Entwicklungen und Ergebnisse vor.
Aktualisiert: 2019-10-17
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