Für (leichte) Hochleistungsbauteile aus Metall werden häufig teure Werkstoffe eingesetzt. Diese gezielt und ressourceneffizient einzusetzen ist eines der Grundprinzipien des Leichtbau. Und es ist die Vision des Sonderforschungsbereichs 1153 „Prozesskette zur Herstellung hybrider Hochleistungsbauteile durch Tailored Forming“, in dem Forschende aus neun Instituten der Fakultät für Maschinenbau der Leibniz Universität Hannover, aus dem LZH und dem Institut für Integrierte Produktion Hannover (IPH) daran arbeiten, neue Prozessketten zur Herstellung hybrider Bauteile zu entwickeln.
Hybridhalbzeuge können in der Produktion Material und Kosten sparen, wenn nur genau die Stellen eines Bauteils aus einem hochpreisigen Werkstoff gefertigt werden, die im späteren Einsatz hohen Anforderungen ausgesetzt sind und daher beispielsweise besonders verschleißbeständig sein müssen. Der Sonderforschungsbereich SFB 1153 „Tailored Forming“ entwickelt eine neuartige Prozesskette für belastungsangepasste hybride Massivbauteile. Dabei werden die Halbzeuge erst gefügt und dann umgeformt.
Das LZH bearbeitet innerhalb des SFB das Teilprojekt A03 „Ultraschallunterstütztes Laserstrahlschweißen zur Erzeugung umformbarer Mischverbindungen“, gemeinsam mit dem Institut für Dynamik und Schwingungen (IDS), und das Teilprojekt A04 „Lokale Anpassung von Werkstoffeigenschaften an Umformrohlingen durch Auftragschweißen zur Erzeugung gradierter hybrider Bauteile“, gemeinsam mit dem Institut für Werkstoffkunde (IW).
- Rissfrei umformbare Halbzeuge konnte die Gruppe Fügen und Trennen von Metallen mit einem ultraschallunterstützten Laserstrahlschweißprozess herstellen. Die Forschenden haben dazu Wellen aus verschiedenen Mischverbindungen wie Stahl-Stahl oder Stahl-Nickel verschweißt und entsprechende Prozesse entwickelt. Im Fokus stand dabei die Frage, wie sich Risse vermeiden lassen und welche Parameter im Schweißprozess welchen Einfluss auf Qualitätsmerkmale wie Einschweißtiefe oder Nahtüberhöhung haben.
- Die Gruppe Maschinen und Steuerungen forscht an neuartigen Bauteilen mit lokalen, belastungsangepassten Eigenschaftsprofilen. Dazu wurde mittels Laser-Heißdraht-Auftragschweißen ein kostenintensiver, hochfester Werkstoff gezielt auf im Betrieb stark belastete Bauteilbereiche als Beschichtung aufgebracht. Eine denkbare Anwendung sind beispielsweise die Zahnflanken von Zahnrädern. Das Ziel der Forschung ist eine zerstörungsfreie Qualitätskontrolle der Beschichtungen direkt während des Prozesses.
Bild oben: Mit dem ultraschallunterstützten Laserstrahlschweißprozess können die LZH-Wissenschaftler:innen rissfreie, umformbare hybride Halbzeuge fertigen. (Quelle: LZH)
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