| Thema | Umformtechnik |
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| Projekttitel | Gratloses Schmieden von Metall-Matrix-Kompositen auf Aluminiumbasis (Alu-MMC) |
| Laufzeit | 01.07.2011 – 30.06.2013 |
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| Pressemitteilung |
Um den Kraftstoffverbrauch möglichst gering zu halten, zielen neue Entwicklungen in der Automobilindustrie auf immer leichtere Materialien ab. Doch leichtere Materialien sind auch weniger stabil – und bieten somit weniger Sicherheit. Denn um den Schutz der Autofahrer zu gewährleisten, müssen die verbauten Teile stark belastbar sein. Bei der Werkstoffauswahl für diese Bauteile stehen Ingenieure deshalb vor einem Problem: Material mit hoher Festigkeit hat in der Regel auch ein hohes Gewicht. Leichte Materialien sind nicht stabil genug. Eine Alternative können hier Werkstoffverbünde mit metallischer Matrix (MMC) und keramischer Verstärkung sein. Denn sie verfügen über eine große Festigkeit, haben aber im Vergleich zu herkömmlichen Werkstoffen ein wesentlich geringeres Gewicht. Weil das Material extrem hart ist, gestaltet sich die Verarbeitung der Metall-Matrix-Komposite bislang schwierig. In diesem Forschungsprojekt soll deshalb ein gratloser Schmiedeprozess für Alu-MMC entwickelt werden, um leichte, hochfeste Bauteile zu erzeugen, die kaum nachbearbeitet werden müssen.
Weitere Informationen zum gratlosen Schmieden finden Sie hier. Über die Dienstleitungen des IPH im Bereich Schmieden können Sie sich hier informieren.
Veröffentlichungen zum Projekt
Das Festigkeits-/ Dichteverhältnis von Aluminium kann durch die Integration von Keramikpartikeln in die Metallmatrix, sogenannte Aluminium-Metal Matrix Composites (MMC), weiter gesteigert werden. Der Aufwand für die spanende Bearbeitung von MMC-Werkstoffen ist auf Grund ihrer hohen Härte sehr groß und nicht wirtschaftlich. Das gratlose Präzisionsschmieden von Aluminium-MMC verspricht die Herstellung von endkonturnahen Bauteilen, welche über eine stahläquivalente Festigkeit verfügen und nachbearbeitungsarm hergestellt werden können. Die Möglichkeiten, die Vorteile von Aluminium-MMC mit denen des Fertigungsverfahrens "gratloses Präzisionsschmieden" zu verbinden, wurden in einem Forschungsprojekt am IPH - Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH untersucht.
Aluminium-MMC, Gratloses Schmieden, FEM
Vergangene Forschungsarbeiten behandelten die grundlegende Schmiedbarkeit von Aluminium Metall-Matrix-Composites (MMC), die unter Laborbedingungen hergestellt wurden. Diese Forschungsprojekte konzentrierten sich auf die Metallurgie und auf die Umformbarkeit durch Analyse der Fließkurven. Im Gegensatz zu den Laborbedingungen, erfordert der industrielle Einsatz große Chargen von Halbzeugen und die Umformung findet unter realen Bedingungen statt. Diese Bedingungen sind bisher noch nicht wissenschaftlich untersucht worden. Dieser Artikel beschreibt die Kombination der mechanischen Vorteile des Aluminium-MMC mit den Vorteilen eines gratlosen Schmiedens. Die Vorteile bestehen in einer höheren Festigkeit des Bauteils im Vergleich zu herkömmlichen Schmiedeteilen mit dem gleichen Gewicht. Neu ermittelte Fließkurven zeigen die Umformbarkeit und wurden verwendet, um die Schmiedeparameter zu bewerten. Die ersten Schmiedeversuche wurden mittels eines herkömmlichen Schmiedeverfahrens bei einer hohen Umformgeschwindigkeit durchgeführt. Dieses führte zu Rissen in den Schmiedeteilen. Das Schmieden von Aluminium-MMCs erfordert eine reduzierte Umformgeschwindigkeit von 20 mm/s. Daher wird die Verwendung von hydraulischen Pressen empfohlen. Die FE-Analyse des neu entwickelten gratlosen Schmiedeprozesses wird beschrieben und die grundlegenden Umformoperationen (Breiten, Längen und Steigen) des Werkstoffs im Gesenk werden veranschaulicht. Alles in allem wird eine neue Strategie zum gratlosen Schmieden von Aluminium-MMCs aufgezeigt.
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Werkstoffverbünde mit metallischer Matrix und keramischer Verstärkung (engl. Metal-Matrix Composites: MMC) weisen eine günstige Festigkeits-Masse-Paarung auf. Mit diesen Verbünden können thermisch und mechanisch hoch belastbare Leichtbauteile realisiert werden. Gratlos präzisionsgeschmiedet werden MMC bisher nicht. Ebenso wurde der Verschleiß der Umformgesenke durch die Keramikpartikel der MMC noch nicht wissenschaftlich untersucht. Das Paper beschreibt das Vorhaben "Schmieden von Aluminium MMC".
Alu MMC, Gratloses Schmieden, FEM
