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S: Skalierung und Prozesse

S01

Schnellerstarrte Makroproben

S03

Thermomanagement

S02

Validierung

S04

Zerspanen

Leitung des Projektbereiches


Prof. Dr.-Ing. habil.
Carsten Heinzel
Universität Bremen
Fachbereich Produktionstechnik
Fachgebiet Fertigungsverfahren
Badgasteiner Straße 3, 28359 Bremen

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Die Übertragung der an Mikroproben ermittelten Deskriptoren auf Werkstoffeigenschaften setzt die Korrelation der Prädiktorfunktion an wenigen Stützstellen voraus. Zur Bestimmung dieser Stützstellen werden an Mikro- und Makroproben, die ein ähnliches Gefüge aufweisen, die gleichen Deskriptoren ermittelt. Weiterhin werden die Makroproben Beanspruchungstests unterzogen (z.B. Zugversuch), die direkt Werkstoffeigenschaften liefern. Die Kenntnis der Deskriptorwerte auf beiden Skalen sowie der Werkstoffeigenschaften erlaubt dann die Bestimmung der Prädiktorfunktion durch heuristische Suchverfahren. Dafür sind drei verschiedene Makroproben vorgesehen:

  • Sprühkompaktieren mit rascher Erstarrung der Proben aus der gleichen Schmelze, mit der auch die Mikroproben hergestellt wurden. Das Sprühkompaktieren und die Pulvererzeugung durch Zertropfen sind prozesstechnisch verwandt, womit eine gute Übertragbarkeit von Mikro- auf Makroproben angenommen wird (S01).
  • RAP-Prozess für Makroproben (S02) als konventionelles Gießverfahren
  • ein kommerzieller Probenerwerb als Referenz für die Herstellbarkeit durch kommerzielle Urformverfahren

Die hergestellten Proben werden einerseits einer Wärmebehandlung unterzogen, die der Einfärbung der Mikroproben entsprechen soll. Dazu werden thermische Prozessmodelle (S03) erstellt, die definierte Parameter für die Urformung und Wärmebehandlung (thermische Einfärbung) der Makroproben vorgeben. Außerdem erfolgen mechanische Behandlungen (Einfärbung) der Makroproben durch Festwalzen und Strahlverfahren (U04), die den Einfärbungen der Mikroproben entsprechen. In diesem Projektbereich werden auch die mechanischen Werkstoffeigenschaften der Makroproben adressiert. Dies erfolgt u. a. anhand der spanenden Bearbeitung (S04). Sie dient der Ermittlung der Zerspanbarkeit, die durch Werkstoffeigenschaften wie Zugfestigkeit, Härte, Legierungszusammensetzung und Wärmebehandlungszustand bestimmt wird und sich unter anderem durch spezifische Kräfte und erzielte Oberflächengüte charakterisieren lässt. Diese Untersuchungen werden auf den Skalenebenen der Mikro- und der Makrobearbeitung durchgeführt.

Aktualisiert von: Claudia Sobich