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Lösungsstrategien für das Halbhohlstanznieten von höchstfesten und ultrahöchstfesten Stählen mit Aluminiumwerkstoffen

Umweltschonende Blecherwärmung für das Formhärten von Karosseriestrukturbauteilen

NIP II - HZwoSTACK: Großserientaugliches Baukasten- und Baureihenkonzept eines PEM-Brennstoffzellenmoduls für eine kostengünstige und marktorientierte Entwicklung und Produktion, Teilvorhaben C

Teilvorhaben: Simulationsmodelle für das 3D-Laserstrahlschweißen von Stahl/Aluminium Mischverbindungen^Teilvorhaben: Rechnergestützte Entwicklung laserbasierter Fügeprozesse für leichtbauoptimierte Gehäuse in Hybridbauweise^Teilvorhaben: Prozessentwicklung für das 3D-Laserstrahlschweißen von Stahl-Aluminium-Mischverbindungen^Entwicklung von laserbasierten Fügetechnologien für artungleiche Leichtbaukonstruktionen (LaserLeichter)^Teilvorhaben: Thermografische Prozess- und Qualitätsüberwachung^Teilvorhaben: Laserstrahlschweißen von Aluminium/Stahlverbindungen für den Karosseriebau^Teilvorhaben: Zerstörungsfreie Prüftechnik für lasergeschweißte Stahl-/Aluminium-Verbindungen^Teilvorhaben: Leichtbau-Lehnenstruktur Fond mit Rückwand^Teilvorhaben: Mechanische Modelle für hybride Verbindungen^Teilvorhaben: Integration der entwickelten Verfahren, Prüf-/Messsysteme und Strahlführungssysteme in ein industrienahes, robotergestütztes Fertigungssystem, Teilvorhaben: Prozessentwicklung Steg-Schlitz-Verbindung, Fügen Metall-Organoblech und Lokale Laserverfestigung

Ziel des Projektes ist die Entwicklung von kostengünstigen laserbasierten Fügetechnologien für Mischverbindungen der Werkstoffe Stahl, Aluminium und glasfaserverstärkten Organoblechen sowohl für Profil- als auch für Blechbauweise. Die Hauptzielstellung des im Rahmen des Teilvorhabens verfolgten Lösungsansatzes für die Umsetzung eines konstruktiven Leichtbaus stellen selbstzentrierende Steg-Schlitz-Bauweisen für innovative Konstruktionen dar. 1) Definition der Anforderung und Demonstratoren 2) Prozessentwicklung zum Fügen Metall-Organoblech und Steg-Schlitz-Verbindung, dazu Grundlagenversuche Laserschweißen Steg-Schlitz-Verbindung, Prozessentwicklung Fügen Mischbaubauweise Metall/Organoblech sowie Prozessentwicklung Laserverfestigen 3) Fügen von Demonstratoren 4) Validierung und Test an Demonstratoren, dazu Unterstützung der Projektpartner bei Fügen der Demonstratoren Batteriegehäuse aus Stahl-Organoblech sowie E-Motor, Lehnenstruktur 2. Reihe sowie Armlehne in Mischbau; Anschlagpunkte aus Stahl mit Laserverfestigung und Vordersitz und Hintersitz in Mischbau inkl. Funktionsintegration

Substitution von Selten-Erden-Elementen in hochfesten und duktilen Magnesium-Blechwerkstoffen^Substitution von Selten-Erden-Elementen in hochfesten und duktilen Magnesium-Blechwerkstoffen^Substitution von Selten-Erden-Elementen in hochfesten und duktilen Magnesium-Blechwerkstoffen^SubSEEMag^Substitution von Selten-Erden-Elementen in hochfesten und duktilen Magnesium-Blechwerkstoffen^Substitution von Selten-Erden-Elementen in hochfesten und duktilen Magnesium-Blechwerkstoffen^Substitution von Selten-Erden-Elementen in hochfesten und duktilen Magnesium-Blechwerkstoffen^Substitution und Materialeffizienz - Entwicklung von neuen Materialien durch Substitution sowie Korrosionsschutz, Substitution von Selten-Erden-Elementen in hochfesten und duktilen Magnesium-Blechwerkstoffen

Ziel dieses Vorhabens ist es, Magnesiumblechwerkstoffe zu entwickeln, die ohne bzw. lediglich mit einem marginalen Zusatz von Selten-Erden-Elementen vergleichbare oder sogar bessere Eigenschaften aufweisen als heutige Hochleistungslegierungen mit Selten-Erden-Elementen. Die spezifische Aufgabe des Helmholtz-Zentrum Geesthacht Zentrum für Material- und Küstenforschung GmbH (HZG) innerhalb des Verbundvorhabens besteht in der Entwicklung geeigneter Legierungszusammensetzungen sowie in der Ermittlung optimaler Prozessparameter für den Gießwalz- und Walzprozess zur Erzeugung von Magnesium-Blechwerkstoffen mit guten Umform- und Korrosionseigenschaften. Das HZG arbeitet dabei eng verzahnt mit der MgF Magnesium Flachprodukte GmbH (MgF) sowie mit dem Institut für Metallformung der TU Bergakademie Freiberg (TU BAF) zusammen. Ein weiterer Arbeitspunkt des HZG ist die Optimierung der Gießdüse hinsichtlich der zu verwendenden Keramik. Des Weiteren ist das HZG zusammen mit Carl Bechem GmbH und TU BAF an den Arbeiten zur Auswahl eines geeigneten Schmierstoffs für den Gießwalzprozess sowie für den Walzprozess beteiligt. Weiterhin führt das HZG in enger Kooperation mit den Projektpartner Prevent TWB GmbH & Co. KG, Audi und Volkswagen die Mikrostrukturanalyse der tiefgezogenen Bauteile durch.

Scherschneidstrategien für hoch- und höchstfeste Stähle (UHSS), Teilvorhaben: Basisuntersuchungen zu konventionellen Scherschneidstrategien für das Schneiden von UHSS

Ziel des Verbundvorhabens unter Beteiligung von vier Industrie- und zwei Forschungspartnern ist es, technische Grundlagen für innovative Scherschneidstrategien zur Verarbeitung von hoch- und höchstfesten Stählen (ultra high strength steel - UHSS ) zu entwickeln. Diese Stähle weisen eine Zugfestigkeit von über 1.000 N/mm2 auf und lassen sich derzeit nicht prozesssicher sowie mit ausreichender Standmenge der Werkzeug-Aktivteile durch konventionelle Scherschneidverfahren bearbeiten. Deshalb kommt aktuell in der Automobilindustrie fast ausschließlich das energieintensivere Laserschneiden für Bauteile aus diesen Stählen zum Einsatz, anstelle des äußerst wirtschaftlichen Scherschneidens mit mechanischen Werkzeugen. Zur Erhöhung der Werkzeugstandmenge bei der Verarbeitung von UHSS sind deshalb Strategien erforderlich, die die stoßartige Belastung des Schneidstempels während des Durchtrennens des Blechwerkstoffes minimieren. Untersucht werden deshalb zum einen das Genauschneiden von UHSS-Blechen und zum anderen ein neu entwickeltes Schneidverfahren, das 'Scherschneiden im Fluid (SIF)'. Durch eine prozesssichere Fertigung von Bauteilen aus hochfesten Blechwerkstoffen kann das nachträgliche, kosten- und zeitintensive Härten entfallen und damit die Prozesskette insgesamt verkürzt werden. Dies gestattet die Einsparung von Energie und Material in der Blechbearbeitung, denn neben dem Entfall der Wärmebehandlung eröffnet sich mit dem Einsatz der hochfesten Blechwerkstoffe auch die Möglichkeit zur Reduzierung der Blechdicke von Bauteilen - unter Beibehaltung der Bauteileigenschaften. Neben dem konventionellen Scherschneiden als Referenzverfahren stehen speziell im Mittelpunkt der Untersuchungen an der Professur UFF der TU Chemnitz deshalb die alternativen Verfahren Genau- sowie Konterschneiden. Auf der Basis der Definition von produkt-, werkzeug- und maschinenspezifischen Anforderungen erfolgen die Konzipierung und die Umsetzung eines Versuchswerkzeuges mit einem modularen Aufbau zur Realisierung umfangreicher systematischer Experimente zu den drei Schneidverfahren. Zum besseren Prozessverständnis sowie zur Abschätzung der zu erwartenden Prozesskräfte/der Belastungssituation wird im Vorfeld der praktischen Tests die numerische Berechnung mittels FE-System durchgeführt. Ein wichtiger Aspekt der Forschungstätigkeit ist weiterführend die Auswahl eines geeigneten tribologischen Systems in enger Zusammenarbeit mit den beteiligten Projektpartnern. Aufbauend auf der Ergebnisauswertung sowie dem Vergleich zum Scherschneiden im Fluid werden die Verfahren bzgl. ihrer Eignung für das Schneiden von UHSS evaluiert und Handlungsempfehlungen für die Umsetzung in den Unternehmen der Blechverarbeitung abgeleitet.

Substitution von Selten-Erden-Elementen in hochfesten und duktilen Magnesium-Blechwerkstoffen^Substitution von Selten-Erden-Elementen in hochfesten und duktilen Magnesium-Blechwerkstoffen^Substitution von Selten-Erden-Elementen in hochfesten und duktilen Magnesium-Blechwerkstoffen^SubSEEMag^Substitution von Selten-Erden-Elementen in hochfesten und duktilen Magnesium-Blechwerkstoffen^Substitution und Materialeffizienz - Entwicklung von neuen Materialien durch Substitution sowie Korrosionsschutz^Substitution von Selten-Erden-Elementen in hochfesten und duktilen Magnesium-Blechwerkstoffen, Substitution von Selten-Erden-Elementen in hochfesten und duktilen Magnesium-Blechwerkstoffen

Ziel des Vorhabens ist es, Magnesium-Leichtbauwerkstoffe zu entwickeln, die ohne bzw. mit einem lediglich marginalen Zusatz von Selten-Erden-Elementen vergleichbare oder sogar bessere Eigenschaften aufweisen als heutige Hochleistungslegierungen mit Selten-Erden-Elementen. Damit soll der Einsatz Seltener Erden für den Leichtbau mit Magnesium vermieden und der entsprechende Bedarf an diesen kritischen Stoffen begrenzt werden. Innerhalb des Verbundvorhabens besteht die Aufgabe der MgF in der Entwicklung und Erprobung eines prinzipiell industrietauglichen Verfahrens zur Herstellung von Blech- und Bandhalbzeugen aus den neu zu entwickelnden hochfesten und duktilen Magnesiumlegierungen. Zunächst werden die Anforderungen an die zur SEE-Substitution zu wählenden Legierung und deren Verarbeitbarkeit in der GWA definiert. Mit der gewählten Legierung werden Gießwalzversuche im Pilotmaßstab durchgeführt. Im Rahmen der Prozessoptimierung wird die Verunreinigung der Legierung durch den Gießwalzprozess untersucht. Es wird eine für die Eigenschaftsoptimierte des Bleches geeignete Gießdüse hergestellt. Es werden 15t Material mit optimierter Textur und Eigenschaften gießgewalzt. Die umgesetzten Prozess- und Anlagenkonzepte werden dokumentiert.

FügEL: Fügen pressgehärteter Profile für den mischbauintensiven Strukturleichtbau in Elektrofahrzeugen, Teilvorhaben: Entwicklung von ACCRA®-geformten Fügestellen in Hohlprofilen

Zurzeit kann das Leichtbaupotential einer Bauweise von pressgehärteten Profilen in Verbindung mit Leichtmetallen wie z.B. Aluminium nicht genutzt werden, da keine geeignete Fügetechnik zur Verfügung steht. In den vergangenen Jahren wurden zwar mehrere wirtschaftliche Lösungen zum Fügen pressharter Stähle mit Aluminium entwickelt, jedoch benötigen diese eine zweiseitige Zugänglichkeit zur Fügestelle, die bei einer Profilbauweise nicht gegeben ist. Durch das angestrebte Forschungsvorhaben wird durch die Entwicklung geeigneter, großserientechnischer Fügetechnologien und der Technologie des Presshärtens von Stahlprofilen eine Aluminium-Stahlprofil-Mischbauweise mit hohem Leichtbaupotential und die Umsetzung neuer Leichtbaukonzepte ermöglicht. Im AP1.1 werden die Bauteilanforderungen festgelegt. Dies betrifft die später herzustellende Profilgeometrie mittels ACCRA®-Technologie, die zu erreichende Bauteilsteifigkeit sowie die Materialdickenkombination. In AP2 erfolgt eine FEM-Analyse und die experimentelle Prozess- und Bauteilentwicklung für die pressharten Profilbauteile, welche die spätere Fügestelle repräsentieren. Dazu wird in AP2.1 die Umformmethode bestimmt und der Umformprozess simuliert - abhängig von der zu erreichenden Werkstoffeigenschaft. Anschließend wird das Prototypen-Werkzeug konstruiert, gefertigt sowie die Prozessentwicklung durchgeführt. Es werden Prototypen hergestellt, die zur weiteren Verwendung für das Projektkonsortium bereitgestellt werden. Ausgehend von den Fügeversuchen der Projektpartner wird in AP2.2. eine Optimierung der Fügestellengeometrie vorgenommen und weitere Prototypen gefertigt. AP6.1 dient zur Validierung der Ergebnisse, sodass eine realbauteilähnliche Fügesituation an einem ACCRA®-geformten Profilbauteil dargestellt werden soll. In AP6.3 erfolgt die Potentialabschätzung sowie die Erstellung des Verwertungskonzepts, in welcher Form die erforschten Ergebnisse für Linde + Wiemann für Serienprozesse umgesetzt werden können.

FügEL: Fügen pressgehärteter Profile für den mischbauintensiven Strukturleichtbau in Elektrofahrzeugen, Teilvorhaben: Prozessentwicklung einseitiges WES / Bauteil- und Verbindungscharakterisierung

Der stahlintensive Leichtbau mit Aluminiumwerkstoffen und ultrahöchstfesten Stählen hat in der Vergangenheit zur Erhöhung des Leichtbaupotenziales in der automobilen Serienfertigung beigetragen. Eine weitere Erhöhung des Leichtbaupotenziales kann durch die Verwendung von geschlossenen Stahlprofilen ermöglicht werden, da geschlossene Profilstrukturen eine hohe Torsions- und Biegesteifigkeit bei verringertem Gewicht aufweisen. Werden die Profilstrukturen aus ultrahöchstfesten Stahlwerkstoffen hergestellt, entstehen Probleme in der fügetechnischen Anbindung mit Aluminiumbauteilen, da nur eine einseitige Zugänglichkeit zur Fügestelle besteht. Im automobilen Mischbau mit ultrahöchstfesten Stählen und Aluminiumwerkstoffen, bei zweiseitiger Zugänglichkeit zur Fügestelle, werden vorzugweise mechanische Fügeverfahren wie das Stanznieten, das Bolzensetzen, das Direktverschrauben und / oder thermisch-mechanische Fügeverfahren wie das Widerstandselementschweißen eingesetzt. Bei einseitiger Zugänglichkeit zur Fügestelle sind keine gesicherten Erkenntnisse bezüglich serientauglicher Fügeverfahren vorhanden. Im Rahmen dieses Verbundprojektes sollen mindestens drei fügetechnische Lösungen für den stahlintensiven Mischbau mit Profilstrukturen erarbeitet und qualifiziert werden. Das Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik (LWF) übernimmt dabei die Weiterentwicklung des Widerstandselementschweißens bei einseitiger Zugänglichkeit zur Fügestelle. Zudem ermöglicht das LWF eine abgesicherte Kennwertermittlung, da das LWF auf eine breit aufgestellte Prüftechnik zurückgreifen kann. Im Rahmen dieses Verbundprojektes werden sowohl grundlagen- als auch anwendungsorientierte Ergebnisse generiert, die zu einer Erhöhung des automobilen Leichtbaupotenziales beitragen werden.

INLES: Integratives Leichtbaudach für Schienenfahrzeuge, Teilvorhaben: Integrative Metalleinleger

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