Beitrag zur Modellierung und Simulation des Nachwalzens von Aluminiumlegierungen für die Automobilaußenhaut

Beitrag zur Modellierung und Simulation des Nachwalzens von Aluminiumlegierungen für die Automobilaußenhaut von Hojda,  Stephan
Aluminium und Aluminiumlegierungen gewinnen zunehmend an Bedeutung. Im gleichen Maß, in dem neue Anwendungen für Aluminiumlegierungen im Transportwesen, dem Verpackungssektor und der Infrastruktur erschlossen werden, wächst der Bedarf an Guss- und Knetlegierungen. So verdreifachte sich die weltweite Produktion von Primäraluminium von rund 20 Millionen Tonnen im Jahr 2001 auf knapp unter 60 Millionen Tonnen im Jahr 2015 nahezu. Zeitgleich mit der Zunahme der Produktionsmengen und Produktionskapazitäten ist eine deutliche Senkung der Preise für Primäraluminium um etwa 30 % zu beobachten, die auf Überkapazitäten und Effizienzsteigerungen in den Prozessen zurückzuführen ist. Ein ähnlicher Trend kann auch bei den Knetlegierungen beobachtet werden, deren Produktion im gleichen Zeitraum um 139 % zugenommen hat. Deutschland ist neben den USA und China der drittgrößte Exporteur von Knetlegierungen und Produkten aus Knetlegierungen. Bezüglich der Verarbeitungsprozesse und Produkte kann die Klasse der Knetlegierungen aufgeteilt werden in Strangpressteile (Profile), gewalzte Profile, Platten und Bänder sowie Draht. Deutschland ist innerhalb Europas mit 2,046 Millionen Tonnen der größte Produktionsstandort für Aluminiumwalzprodukte. Mit einer Zunahme der Produktion von über 10 % von 2015 zu 2016 gehört die Aluminiumwalzindustrie zu den stark wachsenden Branchen, was sich auch in der Planung und Inbetriebnahme neuer Produktionsstandorte widerspiegelt. Als Beispiel sei hier die neue Automobillinie der Norsk Hydro in Grevenbroich genannt. Gewalzte Aluminiumbleche und –bänder finden, neben der Weiterverarbeitung in der Folien- und Dosenproduktion, hauptsächlich Anwendung im Automobil- und Flugzeugbau. Während in den USA Aluminium als Werkstoff eine hohe Akzeptanz bei Entwicklungsingenieuren in der Automobilindustrie hat, beginnt in Europa erst ein Paradigmenwechsel von Stahl als Hauptwerkstoff hin zu Aluminiumlegierungen. So gibt es mit dem Ford F150 Truck in den USA bereits ein Großserienfahrzeug, dessen Karosserie nahezu vollständig aus Aluminium gefertigt ist, während sich in Europa der Einsatz von Aluminium bisher nur teilweise im Premiumsegment durchsetzen konnte (z. B. Audi A8). Allein die Herstellung des F150 Truck hat einen jährlichen Aluminiumbedarf von 350000 t/a. Sinkende Preise für die Aluminiumhalbzeuge auf der einen Seite und der zunehmende politische und gesellschaftliche Druck zur Reduktion von Treibhausgasen andererseits führen dazu, dass Aluminium zunehmend auch in Deutschland und Europa für den Materialleichtbau im Automobil in Betracht gezogen wird. Eine Gewichtsersparnis von 10 % im Automobil kann über nachgelagerte Effekte dazu führen, dass bis zu 8 % Treibstoff eingespart werden können.
Aktualisiert: 2023-06-30
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Beitrag zur Modellierung und Simulation des Nachwalzens von Aluminiumlegierungen für die Automobilaußenhaut

Beitrag zur Modellierung und Simulation des Nachwalzens von Aluminiumlegierungen für die Automobilaußenhaut von Hojda,  Stephan
Aluminium und Aluminiumlegierungen gewinnen zunehmend an Bedeutung. Im gleichen Maß, in dem neue Anwendungen für Aluminiumlegierungen im Transportwesen, dem Verpackungssektor und der Infrastruktur erschlossen werden, wächst der Bedarf an Guss- und Knetlegierungen. So verdreifachte sich die weltweite Produktion von Primäraluminium von rund 20 Millionen Tonnen im Jahr 2001 auf knapp unter 60 Millionen Tonnen im Jahr 2015 nahezu. Zeitgleich mit der Zunahme der Produktionsmengen und Produktionskapazitäten ist eine deutliche Senkung der Preise für Primäraluminium um etwa 30 % zu beobachten, die auf Überkapazitäten und Effizienzsteigerungen in den Prozessen zurückzuführen ist. Ein ähnlicher Trend kann auch bei den Knetlegierungen beobachtet werden, deren Produktion im gleichen Zeitraum um 139 % zugenommen hat. Deutschland ist neben den USA und China der drittgrößte Exporteur von Knetlegierungen und Produkten aus Knetlegierungen. Bezüglich der Verarbeitungsprozesse und Produkte kann die Klasse der Knetlegierungen aufgeteilt werden in Strangpressteile (Profile), gewalzte Profile, Platten und Bänder sowie Draht. Deutschland ist innerhalb Europas mit 2,046 Millionen Tonnen der größte Produktionsstandort für Aluminiumwalzprodukte. Mit einer Zunahme der Produktion von über 10 % von 2015 zu 2016 gehört die Aluminiumwalzindustrie zu den stark wachsenden Branchen, was sich auch in der Planung und Inbetriebnahme neuer Produktionsstandorte widerspiegelt. Als Beispiel sei hier die neue Automobillinie der Norsk Hydro in Grevenbroich genannt. Gewalzte Aluminiumbleche und –bänder finden, neben der Weiterverarbeitung in der Folien- und Dosenproduktion, hauptsächlich Anwendung im Automobil- und Flugzeugbau. Während in den USA Aluminium als Werkstoff eine hohe Akzeptanz bei Entwicklungsingenieuren in der Automobilindustrie hat, beginnt in Europa erst ein Paradigmenwechsel von Stahl als Hauptwerkstoff hin zu Aluminiumlegierungen. So gibt es mit dem Ford F150 Truck in den USA bereits ein Großserienfahrzeug, dessen Karosserie nahezu vollständig aus Aluminium gefertigt ist, während sich in Europa der Einsatz von Aluminium bisher nur teilweise im Premiumsegment durchsetzen konnte (z. B. Audi A8). Allein die Herstellung des F150 Truck hat einen jährlichen Aluminiumbedarf von 350000 t/a. Sinkende Preise für die Aluminiumhalbzeuge auf der einen Seite und der zunehmende politische und gesellschaftliche Druck zur Reduktion von Treibhausgasen andererseits führen dazu, dass Aluminium zunehmend auch in Deutschland und Europa für den Materialleichtbau im Automobil in Betracht gezogen wird. Eine Gewichtsersparnis von 10 % im Automobil kann über nachgelagerte Effekte dazu führen, dass bis zu 8 % Treibstoff eingespart werden können.
Aktualisiert: 2023-06-30
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Beitrag zur Modellierung und Simulation des Nachwalzens von Aluminiumlegierungen für die Automobilaußenhaut von Hojda,  Stephan
Aluminium und Aluminiumlegierungen gewinnen zunehmend an Bedeutung. Im gleichen Maß, in dem neue Anwendungen für Aluminiumlegierungen im Transportwesen, dem Verpackungssektor und der Infrastruktur erschlossen werden, wächst der Bedarf an Guss- und Knetlegierungen. So verdreifachte sich die weltweite Produktion von Primäraluminium von rund 20 Millionen Tonnen im Jahr 2001 auf knapp unter 60 Millionen Tonnen im Jahr 2015 nahezu. Zeitgleich mit der Zunahme der Produktionsmengen und Produktionskapazitäten ist eine deutliche Senkung der Preise für Primäraluminium um etwa 30 % zu beobachten, die auf Überkapazitäten und Effizienzsteigerungen in den Prozessen zurückzuführen ist. Ein ähnlicher Trend kann auch bei den Knetlegierungen beobachtet werden, deren Produktion im gleichen Zeitraum um 139 % zugenommen hat. Deutschland ist neben den USA und China der drittgrößte Exporteur von Knetlegierungen und Produkten aus Knetlegierungen. Bezüglich der Verarbeitungsprozesse und Produkte kann die Klasse der Knetlegierungen aufgeteilt werden in Strangpressteile (Profile), gewalzte Profile, Platten und Bänder sowie Draht. Deutschland ist innerhalb Europas mit 2,046 Millionen Tonnen der größte Produktionsstandort für Aluminiumwalzprodukte. Mit einer Zunahme der Produktion von über 10 % von 2015 zu 2016 gehört die Aluminiumwalzindustrie zu den stark wachsenden Branchen, was sich auch in der Planung und Inbetriebnahme neuer Produktionsstandorte widerspiegelt. Als Beispiel sei hier die neue Automobillinie der Norsk Hydro in Grevenbroich genannt. Gewalzte Aluminiumbleche und –bänder finden, neben der Weiterverarbeitung in der Folien- und Dosenproduktion, hauptsächlich Anwendung im Automobil- und Flugzeugbau. Während in den USA Aluminium als Werkstoff eine hohe Akzeptanz bei Entwicklungsingenieuren in der Automobilindustrie hat, beginnt in Europa erst ein Paradigmenwechsel von Stahl als Hauptwerkstoff hin zu Aluminiumlegierungen. So gibt es mit dem Ford F150 Truck in den USA bereits ein Großserienfahrzeug, dessen Karosserie nahezu vollständig aus Aluminium gefertigt ist, während sich in Europa der Einsatz von Aluminium bisher nur teilweise im Premiumsegment durchsetzen konnte (z. B. Audi A8). Allein die Herstellung des F150 Truck hat einen jährlichen Aluminiumbedarf von 350000 t/a. Sinkende Preise für die Aluminiumhalbzeuge auf der einen Seite und der zunehmende politische und gesellschaftliche Druck zur Reduktion von Treibhausgasen andererseits führen dazu, dass Aluminium zunehmend auch in Deutschland und Europa für den Materialleichtbau im Automobil in Betracht gezogen wird. Eine Gewichtsersparnis von 10 % im Automobil kann über nachgelagerte Effekte dazu führen, dass bis zu 8 % Treibstoff eingespart werden können.
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Beitrag zur Modellierung und Simulation des Nachwalzens von Aluminiumlegierungen für die Automobilaußenhaut von Hojda,  Stephan
Aluminium und Aluminiumlegierungen gewinnen zunehmend an Bedeutung. Im gleichen Maß, in dem neue Anwendungen für Aluminiumlegierungen im Transportwesen, dem Verpackungssektor und der Infrastruktur erschlossen werden, wächst der Bedarf an Guss- und Knetlegierungen. So verdreifachte sich die weltweite Produktion von Primäraluminium von rund 20 Millionen Tonnen im Jahr 2001 auf knapp unter 60 Millionen Tonnen im Jahr 2015 nahezu. Zeitgleich mit der Zunahme der Produktionsmengen und Produktionskapazitäten ist eine deutliche Senkung der Preise für Primäraluminium um etwa 30 % zu beobachten, die auf Überkapazitäten und Effizienzsteigerungen in den Prozessen zurückzuführen ist. Ein ähnlicher Trend kann auch bei den Knetlegierungen beobachtet werden, deren Produktion im gleichen Zeitraum um 139 % zugenommen hat. Deutschland ist neben den USA und China der drittgrößte Exporteur von Knetlegierungen und Produkten aus Knetlegierungen. Bezüglich der Verarbeitungsprozesse und Produkte kann die Klasse der Knetlegierungen aufgeteilt werden in Strangpressteile (Profile), gewalzte Profile, Platten und Bänder sowie Draht. Deutschland ist innerhalb Europas mit 2,046 Millionen Tonnen der größte Produktionsstandort für Aluminiumwalzprodukte. Mit einer Zunahme der Produktion von über 10 % von 2015 zu 2016 gehört die Aluminiumwalzindustrie zu den stark wachsenden Branchen, was sich auch in der Planung und Inbetriebnahme neuer Produktionsstandorte widerspiegelt. Als Beispiel sei hier die neue Automobillinie der Norsk Hydro in Grevenbroich genannt. Gewalzte Aluminiumbleche und –bänder finden, neben der Weiterverarbeitung in der Folien- und Dosenproduktion, hauptsächlich Anwendung im Automobil- und Flugzeugbau. Während in den USA Aluminium als Werkstoff eine hohe Akzeptanz bei Entwicklungsingenieuren in der Automobilindustrie hat, beginnt in Europa erst ein Paradigmenwechsel von Stahl als Hauptwerkstoff hin zu Aluminiumlegierungen. So gibt es mit dem Ford F150 Truck in den USA bereits ein Großserienfahrzeug, dessen Karosserie nahezu vollständig aus Aluminium gefertigt ist, während sich in Europa der Einsatz von Aluminium bisher nur teilweise im Premiumsegment durchsetzen konnte (z. B. Audi A8). Allein die Herstellung des F150 Truck hat einen jährlichen Aluminiumbedarf von 350000 t/a. Sinkende Preise für die Aluminiumhalbzeuge auf der einen Seite und der zunehmende politische und gesellschaftliche Druck zur Reduktion von Treibhausgasen andererseits führen dazu, dass Aluminium zunehmend auch in Deutschland und Europa für den Materialleichtbau im Automobil in Betracht gezogen wird. Eine Gewichtsersparnis von 10 % im Automobil kann über nachgelagerte Effekte dazu führen, dass bis zu 8 % Treibstoff eingespart werden können.
Aktualisiert: 2021-02-22
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Entwicklung einer Optimierungsmethodik für die Form- und Topologieoptimierung von tiefziehbaren Blechstrukturen

Entwicklung einer Optimierungsmethodik für die Form- und Topologieoptimierung von tiefziehbaren Blechstrukturen von Dienemann,  Robert
Blechbauteile sind häufig genutzte Leichtbaustrukturen, die in der Großserienfertigung geringe Herstellungskosten verursachen. Die möglichst gute Auslegung von Blechstrukturen umfasst die mechanischen Anforderungen bei vorgegebenen Lastfällen als auch die Anforderungen des Fertigungsverfahrens. Die Strukturoptimierung ist ein Werkzeug, um Bauteile iterativ zu verbessern. Dabei werden Strukturberechnungen durchgeführt und anhand des Bauteilverhaltens wird die Struktur geändert. Dies geschieht so lange bis keine signifikante Verbesserung mehr erwartet wird. Um Blechbauteile zu erhalten, werden neue Fertigungsrestriktionen in die Topologieoptimierung integriert. Diese erlauben die Optimierung von Blechbauteilen, die durch einstufiges Tiefziehen bei Raumtemperatur hergestellt werden. Als Ansatz für die Topologieoptimierung wird die Dichtemethode gewählt, die Bauteile anhand von Sensitivitäten verbessert. Diese Methode wird zunächst so erweitert, dass möglichst viele mechanische Anforderungen (Masse, Steifigkeit, Festigkeit, Eigenfrequenz, Beulen etc.) in der Optimierung berücksichtigt werden können. Anschließend wird eine Fertigungsrestriktion für Blechstrukturen ohne Hinterschnitte vorgestellt, die Sensitivitäten der Zielfunktion in Elementen manipuliert, wenn diese Elemente weit von der aktuellen Mittelfläche entfernt sind. Weiterhin werden Fertigungsrestriktionen für minimale Umformradien und für Vermeidung von Reißern während des Tiefziehens implementiert. Dazu wird zusätzlich zur Strukturberechnung mit den vorgegebenen Lastfällen eine Tiefziehsimulation durchgeführt. Deren Ergebnisse werden zur Glättung der Mittelfläche an kritischen Stellen genutzt. Diese Fertigungsrestriktionen werden als Heuristiken umgesetzt.
Aktualisiert: 2021-12-20
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„Uff dem Hamer“ – Arbeit im Wandel der Zeit: Das Walzwerk Kreuztal-Eichen im Portrait

„Uff dem Hamer“ – Arbeit im Wandel der Zeit: Das Walzwerk Kreuztal-Eichen im Portrait von Kotter,  Anja, Kramarz,  Silke
In Eichen, einem Ortsteil der Stadt Kreuztal im Siegerland, wird seit Jahrhunderten Eisen verarbeitet. „Uff dem Hamer“ sagte man, wenn man im Hammerwerk tätig war, und zum „Hamer“ gehen die Menschen noch heute, wenn sie ihren Arbeitsplatz im Walzwerk Eichen der ThyssenKrupp Steel Europe aufsuchen. Wenn auch der Name umgangssprachlich geblieben ist: Die Arbeitswelt hat sich radikal gewandelt. Von diesen Veränderungen berichten im Buch langjährige Mitarbeiter, aber auch neu hinzugekommene Arbeiter des Werks. Die SchülerInnen des Projektkurses untermauern ihre Aussagen durch Archiv-Recherchen und Forschungsergebnisse. Herausgekommen ist eine spannende Reise durch die Geschichte des Arbeitens, reicht bebildert mit bisher unveröffentlichten historischen Fotografien zur Werksgeschichte. *** Die Autorinnen: Anja Kotter, geb. 1976, ist Ausbildungskoordinatorin und Lehrerin für Geschichte, Philosophie und Latein an der Clara-Schumann-Gesamtschule Kreuztal. Bereits mehrfach führte sie erfolgreiche regionalgeschichtliche Projekte durch, so zur Geschichte der Kreuztaler Juden. Zudem betreut sie regelmäßig philosophische Theaterprojekte. * Silke Kramarz, geb. 1971, ist Lehrerin für die Sekundarstufe II für Deutsch und Sozialwissenschaften. Sehr erfolgreich ist sie als Jahrgangsstufenleiterin, z. Z. von einer 11. Klasse. Gemeinsam mit 12 engagierten SchülerInnen beleuchteten die beiden den Wandel der Arbeitswelt zwischen 1950 und heute. Dabei schrieben sie auch die erste umfassende Werksgeschichte des Walzwerks Kreuztal-Eichen.
Aktualisiert: 2020-05-15
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