Signaturteams

Signaturteam mechanisch

Im Signaturteam für Prozesse mit mechanischer Hauptwirkung werden die in den Teilprojekten des F-, C- und M-Bereichs verankerten Expertisen zielführend zusammengeführt, um Prozesssignaturkomponenten basierend auf mechanisch verursachten Beanspruchungen und Modifikationen aufzustellen. Insbesondere für die Prozesse des Festwalzens und des Schleifverfestigens werden sowohl experimentelle als auch modelbasierte Ansätze verfolgt. Ein wesentlicher Inhalt des Signaturteams ist die Abstimmung der Arbeiten zur Berücksichtigung von Mehrfachbeanspruchungen und deren Bedeutung für Prozesssignaturkomponenten.  In gemeinschaftlichen Untersuchungen wird ein Erkenntnisgewinn erzeugt, der es erlaubt, das inverse Problem der Fertigungstechnik zu lösen und damit den Grundstein für die funktionsorientierte Fertigung zu legen.

Signaturteam thermisch kontinuierlich

Die Zielsetzung dieses Signaturteams ist die Ableitung von Signaturkomponenten für Prozesse mit kontinuierlicher thermischer Beanspruchung. In der zweiten Förderphase werden die Untersuchungen für das Oberflächenhärten durch Erwärmen mittels Schleifen und Induktion fortgeführt. Zusätzlich wird der Prozess Laserhärten hinzugenommen. Diese drei Prozesse erzeugen die Wärme durch Reibung, Wirbelströme und Absorptionen von Photonen. Es sind sowohl Oberflächen- als auch Volumenwärmequellen vertreten. Zudem decken diese Prozesse die Wärmeerzeugung sowohl mit als auch ohne mechanischer Beeinflussung ab. Ergänzend wird im Rahmen einer Kooperation das Signaturteam für Prozesse mit thermisch diskontinuierlicher Wirkung bei der Berechnung von Eigenspannungen nach einem EDM-Prozess unterstützt.

Entsprechend der generellen Fragestellungen des SFB/TRR136 in der zweiten Förderphase werden Mehrfachbeanspruchungen und Prozessketten hinsichtlich der zugehörigen PSK analysiert. Für den Prozess Laserhärten wird in diesem Kontext die Anzahl der Überläufe in ihrer Auswirkung auf die Härte analysiert. Für die übrigen Prozesse wird der Einfluss des Eingangsgefüges, das durch verschiedene Anlasstemperaturen variiert wird, untersucht und modelliert.

Die zur Aufstellung der Prozesssignaturen benötigten Werkstoffbeanspruchungen und -modifikationen werden überwiegend simulationsgestützt abgeleitet. Die notwendigen Prozessmodelle werden dabei teamübergreifend kalibriert und validiert. Ein in diesem Kontext neuer Ansatz ist dabei die Verschiebungsmessung mittels Speckle-Fotographie, die analog zur Temperaturmessung Daten während des gesamten Überlaufs der jeweiligen Wärmequelle erfasst und so ein starkes Instrument zur Validierung der Modelle ist.

Signaturteam thermisch diskontinuierlich

Das Signaturteam Thermisch-Diskontinuierlich (TD) untersucht den thermisch diskontinuierlichen Prozesse der Funkenerosion (EDM). Beim EDM handelt sich dabei um ein werkstoffabtragendes Verfahren, in dem durch eine große Zahl von elektrischen Entladungen, d.h. einer thermischen Hauptwirkung, der Werkstoff geschmolzen, bzw. verdampft und abtransportiert wird. Im Team TD arbeiten die TPe F02, M01 und M04 daran Prozesssignaturkomponenten in Form von Phasenumwandlungen und Eigenspannungstiefenverläufen als Funktion der thermischen Beanspruchung zu bestimmen. Da der Anteil der Prozessenergie, der im Werkstück als Wärmeenergie verbleibt, experimentell nur schwierig zu bestimmen und wird die Beanspruchung mit Hilfe von Simulationen im TP F02 und M04 ermittelt. Diese Simulationen haben das Ziel, die Temperaturverteilung als Werkstoffbeanspruchung des Werkstücks möglichst genau vorherzusagen. Das TP M01 verwendet die numerisch berechneten thermischen Temperaturfelder an der Oberfläche des Werkstücks, um mit Hilfe von Simulationen Eigenspannungen und Phasenzusammensetzungen zu bestimmen. Prozesssignaturkomponenten für Phasenumwandlungen und Eigenspannungen wurden auf der Basis von experimentell und numerisch ermittelten Daten als Funktion der thermischen Beanspruchung ermittelt.

Signaturteam thermo-mechanisch

Im Signaturteam Thermo-Mechanisch werden die Arbeiten der Teilprojekte des Sonderforschungsbereichs gebündelt, welche sich mit Prozessen aus kombinierter thermischer und mechanischer Wirkung befassen. Damit berücksichtigt das Signaturteam ein weites Spektrum von geometrisch bestimmten Prozessen bis hin zu Schleifprozessen. Innerhalb des Teams werden Modellansätze sowie experimentelle Vorgehensweisen analysiert und diskutiert sowie das Aufstellen einer thermo-mechanischen Prozesssignatur koordiniert. Die Berücksichtigung der überlagerten thermischen und mechanischen Teilbeanspruchungen erfordert dabei eine einheitliche thermo-mechanische Sichtweise.

Signaturteam chemisch/thermo-chemisch

Die Aufgabe des Signaturteams für Prozesse mit chemischer und thermo-chemischer Wirkung (ST CTC) ist die Abstimmung und Koordination der Aktivitäten für Fertigungsprozesse mit einer chemisch dominierten Werkstoffumwandlung zur Entwicklung gemeinsamer Signaturkomponenten. Die Fertigungsprozesse werden repräsentiert durch die elektrochemische Bearbeitung (F03/ECM) und die laserchemische Metallbearbeitung (F07/ Laserbearbeitung (LCM)). Eine der Hauptursachen für Veränderungen in der Werkstoffrandzone in Prozessen mit chemisch dominiertem Materialabtrag ist die ungleiche Auflösung einzelner Phasen. Diese bestimmt direkt die resultierende Oberflächentopographie als auch die Veränderung von Phasenanteilen auf Gefügeebene. Aus diesem Grund wird diese Veränderung infolge der inhomogenen chemischen Reaktionen intensiv untersucht und verglichen. Erste Komponenten der Prozesssignatur für Prozesse mit chemischer und thermo-chemischer Hauptwirkung konnten so erfolgreich entwickelt werden.