Funktionsflächen durch adiabatische Hochgeschwindigkeitsprozesse: Mikrostruktur, Mechanismen und Modellentwicklung – FUNDAM³ENT (DFG-FOR 5380)

Funktionsflächen durch adiabatische Hochgeschwindigkeitsprozesse: Mikrostruktur, Mechanismen und Modellentwicklung – FUNDAM³ENT (DFG-FOR 5380)

Das Hochgeschwindigkeitsscherschneiden (HGSS) stellt eine ökonomisch und ökologisch interessante Alternative zu konventionellen Schneidverfahren wie Normal-, Fein- oder Laserschneiden dar. Insbesondere für hoch- und ultrahochfeste Stähle, aber auch für Leichtmetalle birgt das HGSS großes Potenzial bezüglich der Erzeugung von Schnittflächen, die ohne weitere mechanische, thermische oder thermochemische Nachbearbeitungsschritte direkt als Funktionsflächen einsetzbar sind. Dies ist darauf zurückzuführen, dass sich beim HGSS in Abhängigkeit vom Werkstoff und den Prozessparametern adiabatische Scherbänder (ASB) bilden können, in denen dann die Werkstofftrennung stattfindet.

Die Forschungsgruppe FUNDAM³ENT widmet sich in einem disziplinübergreifenden Verbund der Erforschung der werkstoff- und prozessseitigen Einflussfaktoren auf die Bildung von ASB beim HGSS. Die Forschungsgruppe besteht insgesamt aus sechs Forschungsstellen, die sich gegenseitig umfassend bei den geplanten Untersuchungen unterstützen. Beteiligt sind dabei drei Forschungsstellen mit den Schwerpunkten Werkstoff und Werkstoffsimulation – Fraunhofer IWM sowie LWW und WOT (TU Chemnitz) – sowie drei weitere Forschungsstellen mit den Schwerpunkten Prozess und Prozesssimulation – IUL (TU Dortmund), Fraunhofer IWU und UTG (TU München). Im Fokus des Fraunhofer IWM-Teilprojekts steht die Entwicklung von numerischen Modellierungsansätzen, um die Entstehung und Ausbreitung von ASB beim HGSS sowie die Mikrostrukturentwicklung innerhalb des ASB zu beschreiben.

Unter Berücksichtigung experimenteller Daten soll durch die Verknüpfung von thermo-mechanischen und mikrostrukturellen Simulationsansätzen ein grundlegendes Verständnis der für die ASB-Bildung relevanten Mechanismen erarbeitet und daraus ein Modell der ASB-Bildung beim HGSS für die betrachteten Werkstoffe entwickelt, implementiert, validiert und an realen Prozessen angewendet werden. Damit kann der HGSS-Prozess besser analysiert, bewertet und verstanden, sowie die Prozessoptimierung unterstützt werden. Darüber hinaus werden Aussagen über das sich bildende ASB und über die zu erwartenden Eigenschaften der Schnittkante möglich.  

Weiterführende Informationen zur DFG-Forschungsgruppe 5380

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Functional surfaces through adiabatic high-speed processes: Microstructure, mechanisms, and model development — FUNDAM³ENT (DFG-FOR 5380)

High-speed blanking (HSB) is an economically and ecologically interesting alternative to conventional cutting processes such as normal, fine or laser cutting. Especially for high-strength and ultra-high-strength steels, as well as light metals, HSB holds great potential regarding the generation of blanked surfaces that can be used directly as functional surfaces without further mechanical, thermal or thermo-chemical post-processing steps, which is attributed to the adiabatic shear band (ASB) formation. The FUNDAM³ENT research group is dedicated to investigating the material- and process-specific factors influencing the formation of ASB in HSB within an interdisciplinary network. The research group consists of six individual research institutes that will support each other comprehensively for the duration of the project. The group comprises three research institutes focusing on materials and materials simulation — Fraunhofer IWM as well as LWW and WOT (TU Chemnitz) — and three research institutes focusing on process and process simulation — IUL, Fraunhofer IWU and UTG (TU München). The focus of the Fraunhofer IWM subproject is the development of numerical modelling approaches to describe the formation and propagation of ASB in HSB as well as the microstructure evolution within the ASB. Taking into account experimental data, a fundamental understanding of the mechanisms relevant for ASB formation will be developed by linking thermo-mechanical and microstructural simulation approaches which will further support process optimization for the investigated materials (5xxx series Al alloys and 20MnB5).

Further information on DFG Research Group 5380

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