SFB 692:  Hochfeste aluminiumbasierte Leichtbauwerkstoffe für Sicherheitsbauteile (Werkstoffe, Technologien, Prozessgestaltung) - HALS

• Fachliche Zuordnung: Materialwissenschaft und Werkstofftechnik ; Maschinenbau und Produktionstechnik ; Sozial- und Verhaltenswissenschaften
• Förderung: Förderung von 2006 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 14208545

Der Sonderforschungsbereich zielt darauf ab, das Potenzial aluminiumbasierter Werkstoffe als Leichtbauwerkstoff unter Berücksichtigung aller Einflüsse innerhalb der gesamten Prozesskette zur Herstellung von Sicherheitsbauteilen voll auszuschöpfen. Im Mittelpunkt stehen die Entwicklung, Herstellung und Charakterisierung neuer bzw. neuartiger Leichtbauwerkstoffe und deren Einsatz in sicherheitsrelevanten Anwendungen. Dabei gilt es, Werkstoffkonzepte und Verarbeitungsprozesse derart abzustimmen, dass für die Produkte über ihren gesamten Lebenszyklus die geforderte Zuverlässigkeit gewährleistet wird.
Die Zielsetzung, Sicherheitsbauteile zu realisieren, erfordert eine ganzheitliche Umsetzung eines Sicherheitskonzeptes, das alle notwendigen sicherheitsrelevanten spezifischen Randbedingungen beinhaltet, aber auch eine wesentliche Masse- und Kostenreduzierung ermöglicht. Der Einsatz umformtechnischer Verfahren zur Formgebung ist ein Schlüssel zum Erzielen herausragender mechanischer Kennwerte bei hoher Wirtschaftlichkeit. Am Ende des Forschungsvorhabens sollen die Auslegung, Herstellung und Veredelung von aluminiumbasierten Leichtbauwerkstoffen zum Realisieren konkreter Bauteile für sicherheitsrelevante Anwendungen beherrscht werden.
In einem Forschungsschwerpunkt werden an hochfesten Aluminiumknetlegierungen über eine extreme Kornfeinung bisher nicht zugängliche Kombinationen von Festigkeit und Duktilität entwickelt. Im Weiteren finden partikelverstärkte Al-Matrix-Composites (AMCs) Beachtung, die für Anwendungen bei erhöhten Temperaturen entwickelt werden, da eine auf Ausscheidungshärtung basierende Festigkeit nicht wirksam einstellbar ist. Als dritte Werkstoffgruppe wird aluminiumummanteltes Magnesium in die Forschungsaktivitäten einbezogen, da sich dieser Werkstoffverbund durch die Kombination aus hoher Korrosionsbeständigkeit des Mantels mit der im Vergleich zu reinem Aluminium deutlich abgesenkten Dichte auszeichnen sollte. Die Anwendbarkeit der gewonnenen Erkenntnisse wird anhand von Demonstratorbauteilen aus unterschiedlichen Industriezweigen nachgewiesen.

• DFG-Verfahren: Sonderforschungsbereiche

Abgeschlossene Projekte

• A01 - ECAP hochfester Aluminiumlegierungen unter kryogenen Temperaturen (Teilprojektleiter Wagner, Martin Franz-Xaver )
• A02 - Werkstoffdesign und TMB von AMCs (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Nestler, Daisy ;  Wagner, Martin Franz-Xaver ;  Wielage, Bernhard )
• A03 - Halbzeugtechnologie für Al-Werkstoffverbunde (Teilprojektleiter Glaß, Roland ;  Neugebauer, Reimund )
• A04 - Technologien für gradierte ultrafeinkörnige Werkstoffe (Teilprojektleiter Sterzing, Andreas )
• B01 - Oberflächen-Engineering von Werkzeugen (Teilprojektleiter Lampke, Thomas ;  Rupprecht, Christian ;  Schmidt, Gerhard )
• B02 - Korrosionsbeständige Konversionsschichten für Al-basierte Werkstoffe (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Lampke, Thomas ;  Nickel, Daniela )
• B03 - Gezielte Einstellung lokaler Material- und Interfaceeigenschaften zur Herstellung hybrider Al-Mg-Bauteile (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Awiszus, Birgit ;  Binotsch, Carolin ;  Stockmann, Martin )
• C01 - Festigkeit / Versagen (Teilprojektleiterin Hockauf, Kristin )
• C02 - Materialgesetze und Identifikation (Teilprojektleiter Ihlemann, Jörn ;  Shutov, Alexey )
• C03 - Entwicklung eines Auslegungs- und Sicherheitskonzeptes für Aluminium-Sicherheitsbauteile (Teilprojektleiter Leidich, Erhard ;  Matthes, Klaus-Jürgen )
• C04 - Target Life Cycle Costing und Innovationscontrolling (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Götze, Uwe ;  Schmidt, Anja )
• C05 - Lokalisierungsphänomene in ECAP-umgeformten Aluminiumwerkstoffen (Teilprojektleiter Frint, Philipp ;  Wagner, Martin Franz-Xaver )
• D01 - Umformen hochfester Aluminiumlegierungen (Teilprojektleiter Kolbe, Matthias ;  Neugebauer, Reimund )
• D02 - Erzeugung definierter Oberflächeneigenschaften durch spanende und umformende Endbearbeitung partikelverstärkter Leichtbauwerkstoffe (Teilprojektleiter Schubert, Andreas )
• D04 - Fügen von hochfesten Mischbauweisen und Al-Matrix-Verbundwerkstoffen (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Grund, Thomas ;  Hoyer, Ina ;  Wielage, Bernhard )
• D05 - Endformgebung von hochfesten, partikelverstärkten Aluminiummatrix-Verbundwerkstoffen (AMCs) durch elektrochemisches Abtragen (Teilprojektleiter Hackert-Oschätzchen, Matthias ;  Schubert, Andreas )
• D06 - Fügekonzepte für Massiv- und Blechstrukturen aus hochfesten Leichtbauwerkstoffen (Teilprojektleiter Grund, Thomas ;  Mayr, Peter ;  Weis, Sebastian )
• GP01 - Kontinuumsversetzungstheorie bei massiver plastischer Umformung von Aluminium-Werkstoffen (Teilprojektleiter Le, Khanh Chau )
• MGK - Integriertes Graduiertenkolleg (Teilprojektleiter Alisch, Gert ;  Wielage, Bernhard )
• T01 - Oberflächenveredlung aluminiumbasierter Schrauben (Teilprojektleiter Lampke, Thomas )
• T02 - Industrielle Umsetzung eines ECAP-Halbzeuges (Teilprojektleiter Halle, Thorsten )
• T03 - Energieeffiziente anodische Oxidation von hochfestem Aluminium durch dynamische Prozessführung (Teilprojektleiter Lampke, Thomas )
• T04 - Umsetzung eines formgebenden SPD-Verfahrens (Teilprojektleiter Lampke, Thomas ;  Wagner, Martin Franz-Xaver )
• T05 - Simulationsgestützte Erweiterung des Presta-Verfahrens für gebaute Nockenwellen (Teilprojektleiter Ihlemann, Jörn ;  Shutov, Alexey )
• T06 - Hochfeste Aluminiumwerkstoffe mit maßgeschneiderten Dämpfungseigenschaften für Rennrodelschlitten im Leistungssport (Teilprojektleiter Odenwald, Stephan ;  Wagner, Martin Franz-Xaver )
• T07 - Integration effektiver Wärmebehandlungsstrategien in den Herstellungsprozess hochfester Aluminiumschrauben (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Hockauf, Kristin ;  Lampke, Thomas )
• Z01 - Verwaltungsprojekt (Teilprojektleiter Wagner, Martin Franz-Xaver )
• Z02 - Dienstleistungen - Mikrostrukturanalyse (Teilprojektleiter Wagner, Martin Franz-Xaver )

• Antragstellende Institution: Technische Universität Chemnitz
• Beteiligte Institution: Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU)
• Beteiligte Hochschule: Ruhr-Universität Bochum
• Sprecher: Professor Dr.-Ing. Martin Franz-Xaver Wagner