Das Projekt "Teilprojekt: Prozessüberwachung mit Schwerpunkt Auftragsschweißen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von MTU Aero Engines AG durchgeführt. Derzeit fehlen für artungleiche Fügungen Grundlagen, um modulare, hoch belastete Turbinenbauteile sicher in Betrieb zu nehmen. Bisher wurde sich dieser Thematik über den experimentellen Ansatz genähert. Lange Entwicklungszyklen sind die Konsequenz. Darüber hinaus kann nicht davon ausgegangen werden, DEN optimalen Prozess definiert zu haben. Daher ist es Ziel des Projektes, eine integrierte Simulationskette zur Charakterisierung von Fügungen aufzubauen und zu verifizieren. Bisher existieren noch keine Tools, die Fügungen in Gänze vorhersagbar machen. Dies erfordert eine INTEGRIERTE SIMULATIONSKETTE. Am Beispiel von hochwarmfesten Nickellegierungen soll dazu parallel zur eigentlichen Fügeprozessentwicklung und Charakterisierung eine Simulationskette mit standardisierten Schnittstellen zwischen den Modulen PROZESS, STRUKTUR und EIGENSCHAFTEN geschaffen werden. Das Modul PROZESS beinhaltet die Prozesssimulation (Laser- und EB-Schweißen) sowie die detaillierte Prozessüberwachung (Hochtemperaturlöten und Schweißen) wichtiger Parameter. Diese Informationen werden an das Modul STRUKTUR übergeben, um mittels Phasenfeldmethode die Mikrostruktur zu simulieren. Die synthetischen Mikrostrukturen sind der Schlüssel zur Berechnung der mechanischen Eigenschaften im Modul EIGENSCHAFTEN. Dies wird über mikrostrukturabhängige Materialmodelle abgebildet, mit denen es möglich ist, die Festigkeit der Verbunde zu berechnen. Durch das Projekt wird ein schlagkräftiges wissenschaftliches Netzwerk gebildet. Die Kette sowie die Materialien können auf weitere Fragestellungen ausgeweitet werden (z.B. Automobilindustrie). Die Industriepartner werden die Kette in ihre Materialentwicklungsprozesse übernehmen. Nach Projektende wird die Kette auf ihre Belastbarkeit hin verifiziert und die Vorhersagegenauigkeit gesteigert, um die Entwicklungszyklen langfristig um bis zu 50% zu verkürzen. Dies ist die Voraussetzung für die Entwicklung neuer hocheffektiver, modularer Komponenten.
Das Projekt "Teilprojekt: Mikrostrukturmodellierung für Prozesse mit Flüssigphase" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ACCESS e.V. durchgeführt. Eine Steigerung des Wirkungsgrades von Gasturbinen lässt sich durch höhere Arbeitstemperaturen oder größere Dimensionierung erreichen. Materialien für höhere Temperaturen sind verfügbar, allerdings lassen sich daraus selbst heutige Geometrien nur mit hohen Ausschussraten fertigen. Anstelle von monolitischen Komponenten eröffnet ein modularer Aufbau die Nutzung dieser Werkstoffe, jedoch fehlen insb. für artungleiche Fügungen Bewertungsgrundlagen, um modulare Turbinenbauteile sicher in Betrieb zu nehmen. Ziel ist der Aufbau und die Verifikation einer integrierten, skalen- und prozessübergreifenden Simulationskette zur Charakterisierung von Fügeverbunden, um insb. die mechanischen Verbundeigenschaften vorherzusagen. Access simuliert die Entwicklung der Werkstoffgefüge für Fügeprozesse mit flüssiger Phase, die Ergebnisse werden an die Projektpartner zur Simulation der Wärmebehandlung und Berechnung der mechanischen Eigenschaften übergeben. Im Verbundvorhaben ist Access wie folgt beteiligt: AP2: Hochtemperaturlöten, Aufbau von Gefügemodellen für die Werkstoffe Alloy 247DS+247CC, 247CC+PWA1484, synthetisch und simulativ. Simulation der Lötprozesse im Parallelspalt, Zusammenhang zwischen Prozessparametern und Gefüge; Abgleich der Simulation mit experimentellen Daten, Kalibrierung unbekannter Modellparameter; V-Spaltsimulationen, Einfluss der Spaltgeometrie auf die Gefügebildung; Aufbereitung und Übergabe der Simulationsergebnisse an MPS. AP5: Strahlschweißen, Simulation des EB- und Laserschweißens, gleiche Werkstoffpaarungen, Gefügemodelle, Zusammenhang zwischen Prozessparametern und Gefüge; Abgleich mit experimentellen Daten, Kalibrierung unbekannter Parameter, Übernahme der Prozessdaten von FEF; Aufbereitung und Übergabe der simulierten Gefüge an BAM und MPS.
Das Projekt "Optimierte Fertigungsstrategien und Fertigungsprozesse für Offshore-Gründungsstrukturen im Hinblick auf eine erforderliche Serienfertigung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von WeserWind GmbH Offshore Construction Georgsmarienhütte durchgeführt. 1. Vorhabenziel Gesamtziel des Projektes: Entw. von Fertigungdstrategien und der Optimierung der Fertigungsprozesse für die Serienfertigung von Offshore-Gründungsstrukturen. Teilziele: Schaffung der Grundlagen für einen großtechnischen Einsatz des elektronenstrahlschweißes, Reduz. des Schweißaufwands durch Identifikation optimaler Fügeflächenpaarungen, entw. eines integrierten, intelligenten Mess- und Prüfsystem, Entw. eines Simulationstools zur Nutzung realer Prozessdaten in der Fertigungsplanung und -steuerung. 2. Arbeitsplanung Analyse der traditionellen Teilefertigungs- und Montageprozesse, Weiterentwicklung des Simulationsmodells für die Investitionsplanung zu einem Simulationsmodell für die Fertigungsplanung und -steuerung, Kopplung des sich dynamisch ändernden Simulationsmodells mit dem realen Prozess, Vorbereitung des großtechnischen Einsatzes des Elektronenstrahlschweißens, Analyse und Verifikation der Entwicklungsarbeiten anhand der Serienfertigung. 3. Ergebnisverwertung Kostenreduktion bei der Fertigung der Gründungsstrukturen, Beeinflussung von Zertifizierungsrichtlinien, Weiterentwicklung der zerstörungsfreien Prüftechnik, Erarbeitung eines Simulationstools für die Serienfertigung großer und schwerer Stahlstrukturen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Auswahl und Entwicklung geeigneter Klebstoffe und deren Applikationstechniken" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Braunschweig, Institut für Füge- und Schweißtechnik durchgeführt. Gesamtziel des Vorhabens ist die Erforschung des Klebfügens metallischer Bipolarplatten für PEM-Brennstoffzellen unter den besonderen Anforderungen des automobilen Betriebs, um eine technologische und wirtschaftliche Alternative zum heute etablierten Laserschweißprozess aufzuzeigen. Das ifs erarbeitet und begleitet innerhalb des Projektes die Entwicklung und Untersuchung der Vorbehandlungs- bzw. Beschichtungstechnologie der Substrate, die Klebstoffformulierung und Klebstoffapplikation sowie alternative Schweißprozesse. Dabei fließen vor allem die umfangreichen Erfahrungen des Institutes hinsichtlich der Formulierung und Applikation von Klebstoffen unter Berücksichtigung der besonderen Ansprüche im Bereich der Elektromobilität in das Projekt mit ein. Durch intensive wissenschaftliche Arbeiten und langjährige Tätigkeiten in öffentlich geförderten sowie Industrieprojekten im Bereich Fügetechnologie besitzt das Institut eine Ausstattung, die zur Bearbeitung nahezu aller fügetechnischen Fragestellungen geeignet ist. Hierzu zählen umfassende Methoden zur Vorbehandlung, chemische und physikalische Analytik und Applikationstechnik sowie diverse Schweißanlagen. Das Institut wird neben dem Kleben alternative Schweißtechniken wie das Elektronenstrahlschweißen untersuchen, mit dem Laserschweißprozess vergleichen und so einen geeigneten Benchmark für das Klebfügen zu liefern.