Wer Werkstücke umformt, gestaltet ihr Äußeres. Dass er damit auch innere Werte verändert, ist zwangläufig. Ein Projekt erforscht, wie man beim Drückwalzen die Eigenschaften von Stahlwerkstoffen anpasst. Das Ergebnis sollen günstig gefertigte Teile sein, die obendrein fälschungssicher sind.
Typisches Beispiel ist das Drückwalzen von Teilen für Zentrifugen- oder Strahltriebwerke. Wird hier ein metastabiler austenitischer Stahl verwendet, kann man die äußere Form und auch die Eigenschaften des Metalls durch Phasenumwandlung steuern. Die Universität Paderborn, die Technische Universität Dortmund und das Fraunhofer-Institut für Entwurfstechnik Mechatronik arbeiten an einem Verfahren, mit dem man die Eigenschaften der künftigen Bauteile sehr fein ortsaufgelöst einstellen kann. Hierbei lassen sich nützliche Zusatzfunktionen integrieren: etwa für die Überwachung von Bauteilzuständen oder eine eindeutige und manipulationssichere Kennzeichnung.
1. Über das geregelte Drückwalzen kann man physikalische und mechanische Eigenschaften beeinflussen, und zwar definiert und exakt wiederholbar. Beispiele sind die Festigkeit oder Härte des Stahls. Neben der Verbesserung der Eigenschaften wird bei der Fertigung Material gespart.
2. Wenn überhaupt, war vergleichbare Funktionalität bislang nur durch Nacharbeit zu erreichen, also mit Mehraufwand. Die Fertigung in einem Regelkreis dagegen verbessert die Teilequalität und verringert den Ausschuss.
3. Smartes Drückwalzen erschließt insoweit die Möglichkeiten metastabiler austenitischer Stähle. So lässt sich ein magnetischer Barcode in das Stahlbauteil einbringen. Er ist äußerlich unsichtbar, aber eindeutig identifizierbar. Mit anderen Worten: Man kann fälschungssichere Produkte herstellen.
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| Geregeltes Drückwalzen beeinflusst die Werkstoff-Härte und -Festigkeit. Die Funktionalität wird verbessert. Man spart Material. © Filì |
Das Vorhaben „Eigenschaftsbasierte Regelung von Verfestigungs- und Phasenumwandlungs-Prozessen beim Drücken und Drückwalzen metastabiler Austenite“ wird seit 2019 von der Deutschen Forschungsgemeinschaft mit 450 000 Euro zunächst für zwei Jahre unterstützt. Es gehört zu dem Schwerpunktprogramm „Eigenschaftsgeregelte Umformprozesse“. Letzteres fördert hier insgesamt elf Forschungsverbünde. Ziel ist, die Grundlagen Eigenschaftsregelung von Umformabläufen zu untersuchen, neue Ansätze zu erproben und zu nachzuweisen.
Universität Paderborn
www.mb.uni-paderborn.de/luf/
Fraunhofer-Institut für Entwurfstechnik Mechatronik (IEM)
www.iem.fraunhofer.de/de/forschung/forschungsbereiche/scientific-automation/abteilung-regelungstechnik.html
Technische Universität Dortmund
www.wpt.mb.tu-dortmund.de
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