Prozesskette Metall
Unter dem Aspekt des Leichtbaus beschäftigt sich der Lehrstuhl mit dem Einsatz verschiedenster metallischer Werkstoffsysteme (z.B. Stahllegierungen, Aluminiumlegierungen oder Titanlegierungen) zur Herstellung von ressourcenoptimierten Leichtbaukomponenten für die Flugzeug- und Automobilindustrie sowie weiterer relevanter Industriezweige.
Im Fokus stehen dabei die Entwicklung neuartiger Prozessrouten zur Einstellung optimierter Bauteileigenschaften durch gezielte Temperaturführung und Gradierung, die Analyse und Optimierung prozessbasierter Werkstoffeigenschaften sowie die experimentelle Ermittlung von Kennwerten für die Simulation. Die Prozesskette Metall ermöglicht dabei die ganzheitliche Betrachtung des Fertigungsprozesses vom Halbzeug bis zum finalen Bauteil.
Fertigung von Halbzeugen
Die für die Erwärmung und Umformprozesse benötigten Halbzeuge können am Lehrstuhl für Leichtbau im Automobil aus rohem Blechmaterial gefertigt werden. Dafür stehen je nach Anforderung und Geometrie verschiedene Trennverfahren zur Verfügung, z. B. Scherschneiden, Wasserstrahlschneiden, spanendes Trennen oder Erodieren.
Erwärmungstechnologien
Im Mittelpunkt der Prozesskette Metall stehen die Erwärmungstechnologien zur Erwärmung metallischer Werkstoffe. Durch gezielte Temperaturführung und Graduierung können so Umformprozesse und resultierende Bauteileigenschaften optimal eingestellt werden. Dabei kommen verschiedenste Anlagen bei der Erwärmung von Proben und Halbzeugen im Rahmen des Umformprozesses oder zur Ermittlung von Werkstoffeigenschaften zum Einsatz. Die Erwärmung erfolgt hierbei mittels Konvektion, Induktion oder Konduktion.
Werkzeugfertigung
Werkzeuge und Komponenten für den Umformprozess können in der Werkstatt des Lehrstuhls für Leichtbau im Automobil gefertigt werden. Durch den Einsatz moderner 5-Achs-Dreh-, Fräs- und Portalsysteme können dabei auch komplexe Werkzeuggeometrien abgebildet werden. Eine besondere Kompetenz liegt in der Gestaltung temperierter Werkzeuge, wobei in Kombination mit der Prozesskette Additive Fertigung sehr konturnahe Heiz- bzw. Kühlkanäle realisiert werden können.
Bauteilherstellung
Für Umformprozesse metallischer Halbzeuge und Bauteile stehen eine elektrische und vier hydraulische Labor- und Produktionspressen zur Verfügung. Durch Schließkräfte bis zu 200 t kann ein breites Spektrum verschiedener Anwendungen, von der Probe bis zur Bauteilherstellung, untersucht werden. Ab 2023 erfolgt darüber hinaus die Installation einer zusätzlichen hydraulischen Presse, welche Gesamtpresskräfte von bis zu 1000 t ermöglicht. Formwerkzeuge können zusätzlich über weitere Druckluft- und Hydraulikanschlüsse versorgt werden. Drei elektrische Heizregler und eine druckregulierte Kühlwasserzufuhr ermöglicht eine kontrollierte Einstellung der Temperatur des Umformwerkzeuges. Dadurch lassen sich gezielte Temperaturverläufe und –gradienten während des Umformvorgangs realisieren.
Nachbearbeitung & Analyse
Durch die Vernetzung des Lehrstuhls für Leichtbau im Automobil im Institut für Leichtbau mit Hybridsystemen können Blechbauteile und Halbzeuge einer Reihe von Nachbehandlungsverfahren unterzogen werden. Dazu zählen Beschnitt oder Probenfertigung mittels Scherschneiden, spanender Bearbeitung, Wasserstrahlschneiden oder Erodieren, Oberflächenbearbeitung, z. B. Strahlen oder chemische Konditionierung, und Beschichtung, z. B. durch kathodische Tauchlackierung.
Darüber hinaus steht eine große Auswahl an Analysemethoden zur Untersuchung physikalischer, chemischer und mechanischer Eigenschaften von Bauteilen und Werkstoffen nach Durchlaufen der Prozesskette zur Verfügung, um den Einfluss der unterschiedlichen Herstellszenarien auf das Bauteil- und Werkstoffverhalten zu bewerten.