Technologieentwicklung für die effiziente Produktion von Glaskomponenten im Innen- und Außenbereich von Automobilen der Zukunft

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Reinhold Kneer; Professorin Dr.-Ing. Stefanie Reese
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren ; Mechanik
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 440959716

Dünnglaskomponenten lassen sich vielfältig einsetzen und erfahren insbesondere eine hohe Nachfrage in den Bereichen Automotive, Unterhaltungselektronik und der Medizintechnik. So wird ein Marktwachstum für ultradünne Gläser von 9,73 Mrd. $ im Jahr 2017 auf 16,99 Mrd. $ bis 2022 prognostiziert.Hersteller sind jedoch mit den steigenden Anforderungen der Industrie an komplexe Formen, hohe Maßgenauigkeit, große Produktionsvolumen und niedrige Stückkosten konfrontiert. Ein neues replikatives Verfahren, das so genannte nicht-isotherme Glasformen (NGM), hat sich zu einer Technologie für die kosteneffiziente Herstellung von voluminösen Glaskomponenten mit hoher geometrischer Komplexität und Präzision entwickelt. Bei der Übertragung dieser Technologie auf die Dünnglasumformung besteht derzeit die größte Herausforderung darin, die Prozessstabilität zu gewährleisten. Aufgrund von thermischen Gradienten treten Residualspannungen auf, die zu Bauteilverzug sowie Rissen und Oberflächenfehlern führen können. Konventionelle „Trial-and-Error“ Ansätze sind kaum geeignet um diese Defekte zu vermeiden. Stattdessen stellen numerische Simulationswerkzeuge eine vielversprechende Alternative dar.Das wesentliche Ziel des Projektes ist die Entwicklung einer nicht-isothermen Formgebungstechnologie für die Massenproduktion von Dünnglaskomponenten. Aufbauend auf den vorhandenen Erkenntnissen aus der Grundlagenforschung soll ein bestehendes, rechnergestütztes Modell erweitert werden. Es ergeben sich drei Hauptinnovationen: Zum einen wird ein visko-plastisches Konstitutivgesetz für Glas für die gesamte Spanne der prozessrelevanten Temperaturen entwickelt. Als Zweites wird ein innovatives Modell zur Prädiktion der Kontaktwärmeübertragung zwischen Werkzeug und Glas entwickelt und integriert. Schließlich werden diese Modelle über den gesamten prozessrelevanten Temperaturbereich hinweg experimentell charakterisiert. Es wird erwartet, dass daraus ein Simulationsmodell für das Dünnglasumformen von bisher nicht vorhandener Genauigkeit entsteht. Die aus der Simulation gewonnenen Erkenntnisse dienen zur Optimierung der entwickelten Formgebungstechnologie. Abschließen wird diese und das Simulationswerkzeug von den Industriepartnern in der realen Betriebsumgebung evaluiert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen (Transferprojekt)
• Anwendungspartner: J. Hauser GmbH & Co. KG
• Kooperationspartner: Professor Dr.-Ing. Thomas Bergs; Dr.-Ing. Tim Grunwald
• Mitverantwortlich: Professor Dr.-Ing. Jaan-Willem Simon