Eigenschaftsorientierte Regelung von Verfestigungs- und Phasenumwandlungsprozessen beim Drücken und Drückwalzen metastabiler Austenite

Ob Infrastruktur oder Industrie: Moderne Stahlwerkstoffe ermöglichen in Verbindung mit fortschrittlichen Fertigungstechnologien die Herstellung vieler Hochleistungsprodukte. Edelstahlbauteile für Flugzeugtriebwerke, Hydraulikzylinder für Fahrzeuge oder Antriebswellen für Helikopter werden z. B. mit Hilfe des sogenannten Drückwalzens hergestellt. Der Einsatz eines speziellen, metastabilen austenitischen Stahls ermöglicht hierbei nicht allein die Beeinflussung der äußeren Form, sondern auch der Eigenschaft des Metalls. Um Eigenschaften künftiger Bauteile schon beim Umformen gezielt einzustellen und eine manipulationssichere Kennzeichnung zu ermöglichen, arbeitet das Forschungsprojekt an einem intelligenten Drückwalzprozess.

Das Projekt zielt darauf ab, Umformprozesse technologisch entscheidend weiterzuentwickeln und je nach Produkt oder Fertigungssituation zu individualisieren. Auf diese Weise sollen zukünftig auch Bauteile mit hochoptimierten oder völlig neuartigen Eigenschaften gefertigt werden können. Speziell beim Verarbeiten bestimmter Edelstähle - den »metastabilen Austeniten« - führen Effekte auf mikroskopischer Ebene zu deutlichen Änderungen im Materialverhalten. Durch eine geschickte Prozessführung können bewusst lokale Eigenschaften eingestellt werden, die Hochleistungsteile mit optimiertem Härteverlauf entstehen lassen oder eine Art unsichtbaren Barcode einbringen, indem gezielt magnetische Eigenschaften verändert werden. Das Projektteam erarbeitet detaillierte Werkstoff- und Prozessmodelle, setzt diese in Echtzeit um und baut die zugehörige Sensorik und Aktorik auf. Forschungsschwerpunkt des Fraunhofer IEM ist hierbei die Entwicklung der Steuerungs- und Regelungstechnik, die das neue Umformen ermöglicht.