Sonderforschungsbereich 1153 „Prozesskette zur Herstellung hybrider Hochleistungsbauteile durch Tailored Forming“

Einerseits wird die Herstellbarkeit von längeren Lateral Angular Co-Extrusion (LACE) -Profilen durch das Block-auf-Block-Pressen untersucht, wobei der Fokus auf der Sicherstellung möglichst homogener Eigenschaften und der Inline-Detektion von Querpressnähten (QPN) mittels zerstörungsfreier Prüfungen (ZfP) liegt. Bei den Untersuchungen stehen vor allem der Einfluss des Temperatur-Zeit-Regimes des Gesamtprozesses auf die lokale Verbundfestigkeit des hybriden Profils im Mittelpunkt. Andererseits wird angestrebt, die Funktionalität der LACE-Profile durch eine verbesserte Wärmeleitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit zu steigern. Hierzu wird das LACE-Verfahren weiterentwickelt, um dünnwandige Rohre aus Werkstoffen mit niedriger Festigkeit wie zum Beispiel Kupfer und Titan Grade 1 herzustellen.

Das Rotationsreibschweißen (RRS) soll als zusätzliches Fügeverfahren experimentell und numerisch analysiert werden. Mittels numerischer Modelle soll das Phasenwachstum unter Berücksichtigung der Prozessparameter bestimmt werden. Dabei wird auf bestehende Modelle zur Berechnung des Phasenwachstums im LACE Prozess zurückgegriffen. Anschließend sollen durch numerische Simulationen des RRS geeignete Prozessfenster definiert werden, innerhalb derer die Verbundfestigkeit maximiert werden kann. Ebenfalls soll ein RRS-Prozessfenster identifiziert werden, welches das Einstellen spezifischer Phasensaumbreiten ermöglicht, die besonders für nachfolgende Prozessschritte wie die Umformung und der Wärmebehandlung geeignet sind. Dadurch soll eine hohe Qualität der Bauteile sichergestellt werden. Mithilfe von zerstörungsfreien Prüfverfahren werden entscheidende Eigenschaften, wie Haftfestigkeit, Längspressnaht (LPN)-Festigkeit, QPN-Verteilung und Mikrostruktur der Halbzeuge ermittelt. Zusätzlich wird die Verbundzone durch zerstörungsfreien Prüfverfahren bewertet und die Ergebnisse mit den numerischen Erkenntnissen über die Bildung der intermetallischen Phase (IMP) und der daraus resultierenden Verbindungsfestigkeit nach dem RRS verknüpft.

Basierend auf den Erkenntnissen über die Verbundeigenschaften nach dem Verbundstrangpressen und dem RRS sollen die nachfolgenden Prozessschritte dynamisch angepasst werden können. So kann innerhalb der Prozesskette gezielt auf variierende Halbzeugeigenaften reagiert werden, um den Ausschuss zu minimieren und Ressourcen einzusparen.