TRR 136:  Funktionsorientierte Fertigung auf der Basis charakteristischer Prozesssignaturen

• Fachliche Zuordnung: Maschinenbau und Produktionstechnik ; Informatik, System- und Elektrotechnik ; Materialwissenschaft und Werkstofftechnik ; Wärmetechnik/Verfahrenstechnik
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2022
• Webseite: Zur Homepage
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 223500200

Der Sonderforschungsbereich SFB/TRR 136 „Prozesssignaturen“ befasst sich im Kern mit der mechanismenorientierten Analyse der Zusammenhänge zwischen Fertigungsprozessen und den von ihnen verursachten Randzonenmodifikationen. Als Grundannahme stützt sich der SFB auf die Hypothese, dass unabhängig vom gewählten Fertigungsprozess die während des Prozesses herrschende Beanspruchung im Material für die Reaktion des Werkstoffs in Form einer Modifikation verantwortlich ist. Diese mechanismenorientierte Betrachtungsweise der Interaktion von Fertigungsprozessen mit dem Werkstoff ist wissenschaftlich neu. Sie soll es in Zukunft ermöglichen, in der Praxis Fertigungsprozesse und deren Verkettung im Hinblick auf die gewünschten Randzoneneigenschaften des Werkstücks wissensbasiert gezielt auszuwählen. Als Kern der neuen Betrachtungsweise führt der SFB „Prozesssignaturen“ ein und will ihr Potenzial für eine breite Palette von Fertigungsprozessen demonstrieren.Ziel bei der Entwicklung von Prozesssignaturen ist daher, die beobachteten Modifikationen in einen funktionalen Zusammenhang mit den Beanspruchungen zu setzen. Die erste Förderphase wurde dazu genutzt, das Konzept der Prozesssignaturen grundsätzlich zu belegen und funktionale Zusammenhänge zu erarbeiten. Die Kenntnis zu den Korrelationen zwischen Beanspruchung und Modifikation soll in der zweiten Förderphase in die Betrachtung von mehrstufigen Prozessen sowie der damit verbundenen Mehrfachbeanspruchung einfließen und zur gezielten Einstellung von Randzoneneigenschaften auf Basis einer wissensbasierten und beanspruchungsorientierten Auslegung von Fertigungsprozessen führen. In der dritten Förderphase sollen die gewonnenen Erkenntnisse dazu genutzt werden, Funktionseigenschaften und damit die Bauteilqualität auf Grundlage von Prozesssignaturen prädiktiv einzustellen und somit wesentlich zur Lösung des inversen Problems bei der Auslegung fertigungstechnischer Prozesse beizutragen.

• DFG-Verfahren: Transregios
• Internationaler Bezug: Schweiz

Laufende Projekte

• T02 - Nutzung von Prozesssignaturen zur Erschließung von Optimierungspotentialen für Validierungsvorgänge (Teilprojektleiter Karpuschewski, Bernhard ;  Sölter, Jens )
• T03 - Produktivitätssteigerung bei der Hartzerspanung von Stählen auf Basis von Prozesssignaturen (Teilprojektleiter Epp, Jérémy ;  Karpuschewski, Bernhard )
• T04 - Auslegung von Prozessen mit mechanischer Hauptwirkung anhand von Prozesssignaturkomponenten unter Berücksichtigung des Dehnrateneinflusses (Teilprojektleiter Meyer, Daniel )
• T05 - Erkennung und Vermeidung von unerwünschten Randzonenmodifikationen beim Flach- und Profil-schleifen auf Basis der wirkkettenorientierten Betrachtung des Prozesssignaturen-Konzepts (Teilprojektleiter Heinzel, Carsten )
• T06 - Datenbasierte Lebensdauerprognose für eine funktionsorientierte Induktionshärtung (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Clausen, Brigitte ;  Lübben, Thomas )
• T07 - Erschließung des Potentials der mechanischen Werkstoffbeanspruchung beim Schleifen mittels eines neuartigen Werkzeugkonzepts (Teilprojektleiter Heinzel, Carsten ;  Meyer, Daniel )
• T08 - Beanspruchungsorientierte Werkzeugentwicklung für energieunterstützte Diamant-Drehprozesse (Teilprojektleiter Karpuschewski, Bernhard ;  Riemer, Oltmann )

Abgeschlossene Projekte

• 1 - Prozesse mit mechanischer Hauptwirkung (Teilprojektleiter Garbrecht, Martin ;  Heinzel, Carsten ;  Meyer, Daniel )
• 1 - Prozesse mit thermischer Hauptwirkung (Teilprojektleiter Klink, Andreas ;  Klocke, Fritz )
• 1 - Prozesse mit chemischer Hauptwirkung (Teilprojektleiter Klink, Andreas ;  Klocke, Fritz )
• 1 - Prozesse mit thermo-mechanischen Wirkungen durch Präzisionsbearbeitung (Teilprojektleiter Brinksmeier, Ekkard ;  Karpuschewski, Bernhard ;  Riemer, Oltmann )
• 1 - Prozesse mit thermo-mechanischer Wirkung – Verfahren zur Endbearbeitung (Teilprojektleiter Brinksmeier, Ekkard ;  Heinzel, Carsten ;  Meyer, Daniel )
• 1 - Prozesse mit thermo-chemischer Wirkung (Teilprojektleiter Vollertsen, Frank )
• 1 - Prozesse mit thermo-mechanischer Wirkung – Endbearbeitung mit geometrisch bestimmter Schneide (Teilprojektleiter Karpuschewski, Bernhard )
• 2 - Energiebasierte Prozessanalyse für charakteristische Prozesssignaturen (Teilprojektleiter Brinksmeier, Ekkard ;  Karpuschewski, Bernhard ;  Lübben, Thomas ;  Sölter, Jens ;  Zoch, Hans-Werner )
• 2 - Thermo-mechanisch gekoppelte Prozessmodellierung mikrostruktureller Werkstoffmodifikationen (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Reese, Stefanie ;  Svendsen, Robert )
• 2 - Modellbildung der Transportvorgänge bei abtragender Bearbeitung (Teilprojektleiter Meinke, Matthias ;  Schröder, Wolfgang )
• 2 - Numerisch effiziente, mehrskalige Materialmodelle für Prozesse mit thermischer und chemischer Hauptwirkung (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Reese, Stefanie ;  Wulfinghoff, Stephan )
• 2 - Mechanismen-Analyse fertigungsbedingter chemischer Werkstoffmodifikationen und ihre Auswirkungen auf die Bauteilfunktionalität (Teilprojektleiterin Zander, Daniela )
• 3 - Analyse von Werkstoffmodifikationen durch Beugungsverfahren (Teilprojektleiter Epp, Jérémy ;  Zoch, Hans-Werner )
• 3 - Analyse der Werkstoffmodifikationen mittels hochauflösender Gefügecharakterisierung (Teilprojektleiter Mayer, Joachim )
• 3 - Messung von Werkstoffbeanspruchungen mit materialintegrierten Sensoren (Teilprojektleiter Goch, Gert ;  Lang, Walter )
• 3 - Flächenhafte optische Messung mechanischer Werkstoffbeanspruchungen (Teilprojektleiter Fischer, Andreas )
• 4 - Kontaktzone – Werkstoffe begreifen! (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Brinksmeier, Ekkard ;  Karpuschewski, Bernhard ;  Klocke, Fritz ;  Reese, Stefanie )
• 4 - Zentrale Aufgaben des Sonderforschungsbereichs (Teilprojektleiter Brinksmeier, Ekkard ;  Karpuschewski, Bernhard )
• 4 - Werkstoffanalyse und Wärmebehandlung (Teilprojektleiterin Clausen, Brigitte )
• IIF04 - Prozesse mit thermo-mechanischer Wirkung - Verfahren mit geometrisch bestimmter Schneide (Teilprojektleiter Klocke, Fritz )
• IM02 - Mechanismen-Analyse von Werkstoffmodifikationen durch thermische und mechanische Beanspruchungen (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Clausen, Brigitte ;  Hoffmann, Franz )
• T01 - Funktionalitätsbasierte Technologieentwicklung in der Drahtfunkenerosion (Teilprojektleiter Klink, Andreas )

• Antragstellende Institution: Universität Bremen
• Mitantragstellende Institution: Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen
• Beteiligte Institution: BIAS - Bremer Institut für Angewandte Strahltechnik GmbH; Leibniz-Institut für Werkstofforientierte Technologien IWT
• Beteiligte Hochschule: Oklahoma State University; School of Mechanical and Aerospace Engineering
• Sprecherinnen / Sprecher: Professor Dr.-Ing. Ekkard Brinksmeier, bis 9/2019; Professor Dr.-Ing. Bernhard Karpuschewski, seit 12/2019; Professorin Dr.-Ing. Stefanie Reese, von 10/2019 bis 11/2019