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Batterie-Bildungsnetzwerk Bayern

Design hochfester TWIP Stähle für die Wasserstoffinfrastruktur der Zukunft

Einfluss der Fugendicke und der Verbandsregeln auf die Druckfestigkeit von Kalksandsteinmauerwerk

Kalksandsteinmauerwerk ist ein Wandbaustoff mit hervorragenden Eigenschaften, der eine Kombination aus Mauerstein und Mauermoertel darstellt. Die wichtigste Eigenschaft des Mauerwerks ist dessen Druckfestigkeit. Das Ziel der Forschungsarbeit ist es, den Einfluss der Fugendicke und der Verbandsart auf die Druckfestigkeit von Kalksandsteinmauerwerk zu untersuchen. In einem weiteren Ansatz sollte ein Mittelbettmoertel mit einer Fugendicke von d = 5 mm entwickelt und die Eigenschaften von KS-Mittelbettmauerwerk beschrieben werden. Dazu wurden zunaechst die Steineigenschaften von verschiedenen auf dem Markt verwendeten Kalksandsteinen bestimmt. Eine repraesentative Auswahl dieser Steine wurde fuer weitergehende Untersuchungen herangezogen. Die Moertelindustrie lieferte zusaetzlich zu dem im Labor hergestellten Normalmoertel einen Duennbettmoertel und nach einem vorgegebenen Anforderungsprofil entsprechende Mittelbettmoertel. Mit einer Reihe von Mauerstein-/Mauermoertelkombinationen wurden Mauerwerkswaende, zum Teil geschosshoch, hergestellt und hinsichtlich ihrer Druckfestigkeit geprueft. Fuer die Pruefungen wurden KS-Voll-, Loch- sowie Hohlblocksteine verwendet. Als Moertel wurde ein Normalmoertel mit einer Fugendicke von d = 12 mm, ein Mittelbettmoertel mit einer Fugendicke von d = 5 mm Fuge und ein Duennbettmoertel mit einer Fugendicke von d = 2 mm eingesetzt. Als Einsteinmauerwerk wurden die Waende im Laeufer- und Binderverband aufgemauert, als Verbandsmauerwerk wurden sie im Blockverband ausgefuehrt. Die Untersuchungsergebnisse zeigen, dass durch eine Verringerung der Fugendicke bis zu 30 Prozent hoehere Mauerwerksdruckfestigkeiten erreicht werden koennen. Es entspricht auch dem Erkenntnisstand anderer Untersuchungen, dass die Fugendicke einen entscheidenden Einfluss auf die Mauerwerksdruckfestigkeit hat. Durch eine dickere Lagerfuge und den damit einhergenden groesseren Querverformungen des Moertels erhoehen sich die Zugspannungen im Mauerstein, was zu einem fruehen Versagen des Mauerwerks fuehrt. Der Unterschied bei den Mauerwerksdruckfestigkeiten ist bei Reduzierung der Fugendicke von d = 5 mm auf d = 2 mm geringer als bei einer Reduzierung der Fugendicke von d = 12 mm auf d = 5 mm. Die von der Moertelindustrie entwickelten Mittelbettmoertel fuehren bei einer Fugendicke von d = 5 mm zu aehnlichen Mauerwerksdruckfestigkeiten wie bei Verwendung von Duennbettmoertel mit einer Fugendicke von d= 2 mm. Die Untersuchungsergebnisse bestaetigen damit die guenstige Wirkung einer Mittelbettfuge auf die Mauerwerksdurckfestigkeit. Ein Einfluss der Verbandsart auf die Mauerwerksdruckfestigkeit ist aus den Untersuchungsergebnissen nicht eindeutig ableitbar. Ein geringer Festigkeitsunterschied zwischen Laeufer-, Binder- und Blockverband ergibt sich lediglich bei Verwendung von KS-Lochsteinen. Hier fuehren die als Verbandsmauerwerk im Blockverband erstellten Pruefwaende zu etwas geringeren Mauerwerksdruckfestigkeiten. Di

EcoForge - Leittechnologie für Morgen: Ressourceneffiziente Prozessketten für Hochleistungsbauteile, Teilprojekt 3: Untersuchung der Lauwarmumformbarkeit geschmiedeter und gezielt aus der Schmiedehitze wärmebehandelter Werkstücke

Problemstellung: Bei der Herstellung von typischen Serienteilen von Kraftfahrzeugen wie z.B. Achsschenkeln oder Getriebewellen durch Verfahren der Massivumformung und anschließendem Zerspanen entfallen ca. 40-70 Prozent der gesamten Stückkosten auf die mechanische Nachbearbeitung. Oben angedeutetes Potential liegt gerade bei heutzutage immer stärker nachgefragten Hochleistungsbauteilen zum einen in der technologischen Verbesserung spanabhebender Fertigungsverfahren selbst und zum anderen in der Minimierung der kostenintensiven Zerspanung. Die Kombination aus Warm- und Kaltformgebung ist in modernen Schmiedebetrieben bereits Stand der Technik und ermöglicht die Herstellung technisch anspruchsvoller Bauteile mit geringer spanender Nacharbeit. Es sind Bauteile mit verbesserten Maß- und Formgenauigkeiten als durch alleinige Warmumformung herstellbar. Durch die Kaltumformung lassen sich darüber hinaus weitere funktionelle Bauteileigenschaften verbessern, die gerade heutzutage Gegenstand zahlreicher Forschungsarbeiten sind. Die Verfahrensgrenze einer dem Schmiedeprozess nachgeschalteten Kaltumformung wird häufig durch die mechanischen Werkzeugbelastungen aufgrund der hohen und durch Entwicklung neuartiger Stahlgüten immer höher werdenden Werkstofffestigkeiten festgelegt. In modernen Schmiedeprozessketten findet aus energetischen und damit wirtschaftlichen und ökologischen Gesichtspunkten eine Wärmebehandlung zur Einstellung bestimmter Werkstoffeigenschaften direkt aus der Schmiedehitze statt. Die letzte Wärmebehandlungsstufe entspricht bei modernen Legierungskonzepten einer isothermen Haltestufe zur ferritisch-perlitischen oder auch bainitischen Gefügeumwandlung. Neueste Entwicklungen auf dem Gebiet der Sensorik ermöglichen eine intelligente thermomechanische Prozessführung aus Schmieden und definierter Wärmebehandlung direkt aus der Schmiedehitze, wie sie im Rahmen der AiF-Leittechnologie 'Schmieden 2020 - Ressourceneffiziente Prozessketten für Hochleistungsbauteile' entwickelt werden soll. Die ganzheitliche Prozessbetrachtung zeigt, dass in thermomechanisch behandelten Werkstücken nicht nur gezielt funktionelles Gebrauchsgefüge, sondern auch auf eine weitere Verarbeitung (z.B. durch Umformung) technologisch optimierte Verarbeitungsgefüge eingestellt werden könnten. Es fehlt jedoch an wissenschaftlichen Erkenntnissen über günstige Gefügezustände für eine anschließende Kaltumformung oder eine Lauwarmumformung aus der Schmiedehitze im technologischen und funktionellen Sinn. Dies gilt erst recht für mikrolegierte ausscheidungshärtende ferritisch-perlitische und hochfeste duktile bainitische Hochleistungsstähle. Das Potential der Lauwarmumformung im Temperaturbereich zwischen Kaltumformung und industrieller Halbwarmumformung typischer Fließpressstähle an sich, konnte durch neuere Forschungsarbeiten am Institut für Umformtechnik (IFU) der Universität Stuttgart bereits aufgezeigt werden. usw.

Prozesskettenentwicklung zur energieeffizienten, hochgenauen Herstellung von Hohlrädern für Planetengetriebe, Teilvorhaben: Prozessentwicklung Wälzschälen

EcoForge - Leittechnologie für Morgen: Ressourceneffiziente Prozessketten für Hochleistungsbauteile, Teilprojekt 4: Energie- und ressourcenschonende Fertigung durch Heißzerspanen aus der Schmiedehitze

Forschungsziele: Das Vorhaben ist ein Teilprojekt (TP4) der Leittechnologie-Initiative 'EcoForge - Ressourcen-effiziente Prozessketten für Hochleistungsbauteile' der AiF und hat im Bereich Zerspanung zwei übergeordnete Ziele: - Analyse der in den Teilprojekten TP1-6 betrachteten Werkstoffe auf ihre Eigenschaften bezüglich Zerspanbarkeit durch die Prozesse Tiefbohren und Drehen - Überprüfung der Machbarkeit einer Nutzung der Schmiedehitze zur Heißzerpanung. Gegenstand der Forschung im laufenden Vorhaben ist die Realisierung der Nutzung der Schmiedehitze zur Heißzerspanung (Bild 1). Durch die Verknüpfung von Schmiedeprozess und Zerspanung kann von der besseren Zerspanbarkeit bei hohen Temperaturen profitiert werden und in Zukunft die Verwendung von bainitischen Schmiedestählen mit reduziertem Schwefelgehalt zur Herstellung von Hochleistungsbauteilen ermöglichen. Angestrebte Forschungsergebnisse: Die Vorteile der Nutzung der Schmiedehitze zur Heißzerspanung für die Prozesskette können wie folgt zusammengefasst werden: - Wegfall einer zusätzlichen Randschichthärtung bzw. -verfestigung - Bainit besitzt ausreichende mechanische Eigenschaften - Bauteile weisen homogene Härte auf - Nutzung der Schmiedehitze zur Heißzerspanung - Abschrecken wird bei ca. 500 C unterbrochen - Verbesserte Zerspanbarkeit bei hohen Temperaturen (Bild 2) - Längere Werkzeugstandzeiten. Zerspankräfte beim Drehen der Proben mit unterschiedlichen Temperaturen. - Reduzierung des Schwefelgehalts in AFP-Stählen - Zerspanbarkeit wird durch hohe Temperaturen gewährleistet - Bessere Funktionseigenschaften der Bauteile.

Zur Ermittlung der Materialeigenschaften von Kalksandsteinen in Verbindung mit Moertel nach DIN 1053 unter Hochtemperaturbeanspruchung als Grundlage fuer brandschutztechnische Nachweise

Das Brandverhalten von Kalksandstein-Mauerwerk wurde bisher ausschliesslich durch Brandpruefungen gemaess DIN 4102 Teil 2 und Teil 3 an praxisgerechten, grossformatigen Bauteilen nachgewiesen. Ueber das Hochtemperaturverhalten von Kalksandsteinen und Moerteln sowie der Kombination Stein/Moertel lagen weltweit bisher kaum Ergebnisse vor. Im vorliegenden Forschungsbericht werden die Ergebnisse der Untersuchungen unter erhoehten Temperaturen zur Bestimmung der thermischen und mechanischen Materialeigenschaften von ausgewaehlten Kalksandsteinen und Moerteln vorgestellt und bewertet. Zur Ermittlung der thermischen Materialkennwerte wurden zahlreiche Temperaturmessungen aus den oa Bauteilpruefungen ausgewertet. Ausserdem wurden nach der Entwicklung der dafuer erforderlichen Pruefmaschine erste Warmkriechversuche mit instationaerer Erwaermung an Mauerwerksabschnitten durchgefuehrt. Hierbei wurde der Einfluss von Stoff- und Lagerfugen - vermoertelt oder stumpf gestossen - auf die thermische Dehnung und Gesamtdehnung unter Last ermittelt. Die erzielten Ergebnisse wurden derart aufbereitet, dass sie in einem Parallelvorhaben als Rechengrundlagen eines rechnerischen Nachweisverfahrens fuer das Brandverhalten von Kalksandstein-Mauerwerk verwendbar sind.

Baustoffkreislauf im Massivbau (BiM), Konsequenzen aus den Materialeigenschaften von Recycling-Betonen zum Zwecke deren vergleichbarer Einstufung

Einstufung von Recycling- Beton im Vergleich zu Beton aus natürlichen Zuschlägen nach DIN 4226 im Hinblick auf seine mechanischen Eigenschaften. Untersuchung des Tragverhaltens von Bauteilen aus Recycling- Betonen an verschiedenen Querschnitten und Systemen. Überprüfung der Anwendbarkeit der Bemessungs- und Konstruktionsvorschriften gemäß EC2 / DIN 1045 auf Recycling-Betone nach sicherheitstheoretischen Gesichtspunkten.

Korrosionsschaeden an Metallskulpturen

Die Korrosionsschaeden an Denkmaelern aus Kupfer und Kupferlegierungen, Eisen (Gusseisen, Schmiedeeisen, Corten-Stahl, Edelstahl, Baustahl), Blei, Zink und Aluminium werden untersucht. Aus den gefundenen Schaeden lassen sich geeignete Restaurierungsmassnahmen ableiten. Die verfuegbaren Konservierungsprodukte, z.B. Lacke zum Schutz der Oberflaeche, Korrosionsinhibitoren werden durch Bewitterungsversuche ueberprueft.

Vielfältige bilaterale Forschungsprojekte mit der Industrie

Neben öffentlich geförderten Projekten werden am Institut für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik der TU Dresden auch vielfältige bilaterale Forschungsprojekte/Industrieaufträge, die unmittelbar von der Industrie finanziert werden. Dazu gehören u. a. - Textile Verfahrensentwicklung und maschinenbautechnische Umsetzung in Prototypen - Maschinenbautechnische Lösungen für Technische Textilien, insbesondere Schutztextilien, Medizintextilen, Verstärkungstextilien für den Leichtbau und die Betonbewehrung sowie Mobiltextilien - Prozessinnovation und neue Maschinenkonzepte sowie mechatronische Lösungen für Textil- und Konfektionsmaschinen - Beanspruchungsgerechte Auslegung von Textil- und Konfektionsmaschinen sowie -- Modellierung und Simulation von Prozessen - Experimentelle Maschinenuntersuchungen und Entwicklung von anwendungsspezifischen Sensoren und Messsystemen - Modellierung und Simulation von Textilhalbzeugen und Textilprodukten - Entwicklung und Fertigung von innovativen Textilprodukten (Kleinserie) - Durchführung von Trend- und Machbarkeitsanalysen - CAE-Lehrgänge für Anwendungen in der Textil- und Konfektionstechnik - Weiterbildungslehrgänge in der gesamten Wertschöpfungskette textiler Produkte - Durchführung von Textilprüfungen - Anfertigung von Gutachten.

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