UFG Werkstoffe durch Rundkneten

Herstellung von UFG Werkstoffen durch Rundkneten

 

Problemstellung

Durch große plastische Deformationen (SPD) erzeugte ultrafeinkörnige (UFG) Werkstoffe weisen vielversprechende Eigenschaften auf, wie z.B. eine Kombination aus hoher Festigkeit und Duktilität, die sie für viele technische Anwendungen interessant machen. Trotz des breiten Anwendungsspektrums ist ihre kommerzielle Nutzung bislang sehr begrenzt. Die Ursache hierfür liegt vor allem in dem hohen Fertigungsaufwand für UFG Werkstoffe.

Zielsetzung

Das Ziel ist die Entwicklung und Optimierung eines neuen SPD Prozesses zur kontinuierlichen Herstellung von UFG Werkstoffen auf Basis eines modifizierten Rundknetverfahrens [Abbildung 1]. Neben der Herstellung von UFG Werkstoffen werden als grundlegende Optimierungsansätze die Verbesserung der resultierenden Werkstoffeigenschaften und die Steigerung der Effizienz des Verfahrens verfolgt.

Abbildung 1: Rundknetanlage am Institut für Produktionstechnik und Umformmaschinen
Abbildung 1: Rundknetanlage am Institut für Produktionstechnik und Umformmaschinen

Vorgehensweise

Es werden zunächst geeignete Werkzeuge für das SPD Verfahren entwickelt. Nach einer konservativen Auslegung eines ersten Werkzeugsatzes werden im Laufe des Projektes gewonnene Erkenntnisse in eine optimierte zweite Werkzeuggeometrie einfließen, mit welcher Materialstrukturen erstellt und das Potenzial des Verfahrens besser genutzt werden sollen. Während der Entwicklung der Werkzeugsätze und der Optimierung des Prozesses werden FE-Simulationen eingesetzt [Abbildung 2]. Sie ermöglichen die Analyse des Werkstoffflusses im Werkstück und die Erforschung unterschiedlicher Werkzeugkonzepte.

Abbildung 2: Ablaufdiagramm der Finite-Elemente-Simulation eines Rundknetprozesses
Abbildung 2: Ablaufdiagramm der Finite-Elemente-Simulation eines Rundknetprozesses