Suckow Timon_ALLEGRO – Hochleistungskomponenten aus Aluminiumlegierungen durch ressourcenoptimierte Prozesstechnologien

ALLEGRO – Hochleistungskomponenten aus Aluminiumlegierungen durch ressourcenoptimierte Prozesstechnologien

 

Motivation

Die aktuelle Forschung in der Produktionstechnik konzentriert sich vor allem auf die Steigerung der Ressourceneffizienz und folgt somit dem Ansatz einer grundlegenden Nachhaltigkeit von Prozessen und Produkten. Die Ressourceneffizienz bezieht sich hierbei auf die gesamte Lebensdauer des Produktes mit dem Einsatz von Energie und anderen Ressourcen bis hin zur Wiedereinbringung in den Wertstoffkreislauf. Im Bereich der Aluminiumumformung zeigt sich ein großes Potenzial an Verbesserungsmaßnahmen zum Erreichen einer höheren Ressourceneffizienz. Ein Beispiel hierfür können Bauteile mit gradierten Eigenschaften durch gezielte Wärmebehandlung sein, welche dadurch ein besonderes Leichtbaupotenzial ermöglichen. Insbesondere im Elektromobilitätssektor ist ein nachhaltiger Leichtbau erforderlich, da begrenzte Energiespeicherkapazitäten vorliegen.

 

Zielsetzung

Da eine Kopplung zwischen den Produktionsprozessen und den finalen Werkstoff- bzw. Produkteigenschaften vorliegt, sind neue Ansätze in der Produktionsstrategie erforderlich. Diesen widmet sich der LOEWE*-Schwerpunkt – ALLEGRO (Hochleistungskomponenten aus Aluminiumlegierungen durch ressourcenoptimierte Prozesstechnologien). Innerhalb dieses Projektes soll einerseits nachgewiesen werden, dass Aluminium als Leichtbauwerkstoff erhebliche Potenziale bietet und andererseits dessen gesamte Prozesskette vom ursprünglichen Rohstoff bis zu den finalen Eigenschaften des Bauteils verbessert werden. Dabei liegt der Fokus auf der Entwicklung von Bauteilen mit lokal angepassten Eigenschaften zur optimalen Funktionserfüllung. Im Gegensatz zu der aktuellen Produktion, bei der zeit- und kostenintensive nachträgliche Wärmebehandlungen nötig sind, soll eine prozessintegrierte Realisierung der Zieleigenschaften durch neuartige Prozessrouten erreicht werden.

Das Kernziel von ALLEGRO ist die Schaffung einer Technologiebasis für neue effiziente Prozesse der integrierten Formgebung und Wärmebehandlung von Aluminiumknetlegierungen. Die Technologieentwicklung soll durch synergistische Zusammenführung der relevanten Technologiebausteine (Umformen, Tribologie, Fügen, Beschichten, Werkstoffcharakterisierung, Bauteileigenschaften und Lebensdauer) beschleunigt und in die Anwendung transferiert werden.

 

Beteiligte Institute und Unternehmen

Beteiligt an dem Gesamtprojekt ALLEGRO sind das Institut für Werkstoffkunde sowie das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit in Darmstadt. Hinzu kommen drei Institute der Universität Kassel. Zu diesen zählen das Institut für Werkstofftechnik / Metallische Werkstoffe, das Institut für Umformtechnik und das Institut für Trennende und Fügende Fertigungsverfahren.

In ALLEGRO integriert ist zudem das KMU-Verbundvorhaben WarmAp (Warmumformen von Aluminiumblechen für Hochleistungskomponenten zukünftiger Mobilitätskonzepte). Hierbei sollen die Aluminiumbleche im Vergleich zur konventionellen, kalten Umformung warm umgeformt und dadurch gesteigerte Formgebungsmöglichkeiten sowie die legierungs- und prozessabhängige Optimierung der Festigkeitseigenschaften erreicht werden. Die Ziele von WarmAp sind zum einen die Implementierung und Erprobung der in ALLEGRO getätigten Technologiesprünge in einem industrienahen Umfeld und zum anderen die Entwicklung neuer Produktgruppen mit einer deutlichen Komplexitätssteigerung der umzuformenden Bauteile. Als Partner für die Prozessimplementierung und Methodenplanung fungieren die Werner Schmid GmbH und die Hörmann Automotive Gustavsburg GmbH. Hinzu kommt Filzek TRIBOtech GmbH als Experte für tribologische Fragestellungen.

Das Aufgabengebiet von Hörmann umfasst die Entwicklung eines Erwärmungskonzeptes, sodass eine flexible Anordnung der Zonen lokaler Erwärmung erreicht werden kann. Parallel dazu ist Filzek TRIBOtech für die Untersuchung der Reib- und Verschleißphänomene zuständig. Dazu soll die existierende Streifenziehanlage für Warmformgebungsbedingungen umgerüstet werden, sodass Dauerversuche unter Einwirkung prozessnaher tribologischer Lasten möglich sind.

*LOEWE – „LandesOffensive zur Entwicklung Wissenschaftlich-ökonomischer Exzellenz“

 

Danksagung:

Das Institut für Produktionstechnik und Umformmaschinen dankt LOEWE, der Hessen Agentur und den beteiligten Partnern für die Unterstützung bei der Durchführung dieses Projekts.

- LOEWE

- Hessen Agentur

- Institut für Werkstoffkunde der TU Darmstadt

- Fraunhofer LBF

- Institut für Umformtechnik der Universität Kassel

- Institut für Trennende und Fügende Fertigungsverfahren der Universität Kassel

- Institut für Werkstofftechnik / Metallische Werkstoffe der Universität Kassel

- Filzek TRIBOtech GmbH

- Werner Schmid GmbH

- Hörmann Automotive Gustavsburg