Das Projekt "Umweltschonende Blecherwärmung für das Formhärten von Karosseriestrukturbauteilen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Joh. Meier Werkzeugbau GmbH durchgeführt.
Das Projekt "Teilvorhaben C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von WätaS Wärmetauscher Sachsen GmbH - Abteilung Forschung und Entwicklung durchgeführt. Die globale Zielstellung von HZwo:STACK ist es, Brennstoffzellen auf ein modulares und individualisierbares Entwicklungsniveau zu heben, sowie einen Beitrag zur Simplifizierung von Brennstoffzellensystemen zu leisten. Die dahinterstehenden Methoden und das entstehende Baukasten- und Baureihensystem bilden die wissenschaftlich-technologische Neuerungen. Zudem werden neuartige Entwicklungsansätze bezüglich der BZ-Komponenten Endplatten-Verspannsystem und dem funktionsintegrierten Gehäuse-Hybridbauteil erarbeitet und umgesetzt. Kerninhalt bildet hierbei die gezielte Ausrichtung dieser Bauteile in Richtung Großserienfähigkeit, beispielsweise durch Nutzung höchstfester Blechwerkstoffe für die Endplattenkomponenten. Die gewonnenen Ergebnisse und Erkenntnisse sollen in einer zusammenfassenden Synthese-Auslegungssoftware gebündelt werden und somit für zukünftige Entwicklungen individuell nutzbar sein.
Das Projekt "Teilvorhaben: Basisuntersuchungen zu konventionellen Scherschneidstrategien für das Schneiden von UHSS" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Chemnitz, Institut für Werkzeugmaschinen und Produktionsprozesse IWP, Professur Umformendes Formgeben und Fügen UFF durchgeführt. Ziel des Verbundvorhabens unter Beteiligung von vier Industrie- und zwei Forschungspartnern ist es, technische Grundlagen für innovative Scherschneidstrategien zur Verarbeitung von hoch- und höchstfesten Stählen (ultra high strength steel - UHSS ) zu entwickeln. Diese Stähle weisen eine Zugfestigkeit von über 1.000 N/mm2 auf und lassen sich derzeit nicht prozesssicher sowie mit ausreichender Standmenge der Werkzeug-Aktivteile durch konventionelle Scherschneidverfahren bearbeiten. Deshalb kommt aktuell in der Automobilindustrie fast ausschließlich das energieintensivere Laserschneiden für Bauteile aus diesen Stählen zum Einsatz, anstelle des äußerst wirtschaftlichen Scherschneidens mit mechanischen Werkzeugen. Zur Erhöhung der Werkzeugstandmenge bei der Verarbeitung von UHSS sind deshalb Strategien erforderlich, die die stoßartige Belastung des Schneidstempels während des Durchtrennens des Blechwerkstoffes minimieren. Untersucht werden deshalb zum einen das Genauschneiden von UHSS-Blechen und zum anderen ein neu entwickeltes Schneidverfahren, das 'Scherschneiden im Fluid (SIF)'. Durch eine prozesssichere Fertigung von Bauteilen aus hochfesten Blechwerkstoffen kann das nachträgliche, kosten- und zeitintensive Härten entfallen und damit die Prozesskette insgesamt verkürzt werden. Dies gestattet die Einsparung von Energie und Material in der Blechbearbeitung, denn neben dem Entfall der Wärmebehandlung eröffnet sich mit dem Einsatz der hochfesten Blechwerkstoffe auch die Möglichkeit zur Reduzierung der Blechdicke von Bauteilen - unter Beibehaltung der Bauteileigenschaften. Neben dem konventionellen Scherschneiden als Referenzverfahren stehen speziell im Mittelpunkt der Untersuchungen an der Professur UFF der TU Chemnitz deshalb die alternativen Verfahren Genau- sowie Konterschneiden. Auf der Basis der Definition von produkt-, werkzeug- und maschinenspezifischen Anforderungen erfolgen die Konzipierung und die Umsetzung eines Versuchswerkzeuges mit einem modularen Aufbau zur Realisierung umfangreicher systematischer Experimente zu den drei Schneidverfahren. Zum besseren Prozessverständnis sowie zur Abschätzung der zu erwartenden Prozesskräfte/der Belastungssituation wird im Vorfeld der praktischen Tests die numerische Berechnung mittels FE-System durchgeführt. Ein wichtiger Aspekt der Forschungstätigkeit ist weiterführend die Auswahl eines geeigneten tribologischen Systems in enger Zusammenarbeit mit den beteiligten Projektpartnern. Aufbauend auf der Ergebnisauswertung sowie dem Vergleich zum Scherschneiden im Fluid werden die Verfahren bzgl. ihrer Eignung für das Schneiden von UHSS evaluiert und Handlungsempfehlungen für die Umsetzung in den Unternehmen der Blechverarbeitung abgeleitet.
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung von ACCRA®-geformten Fügestellen in Hohlprofilen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Linde + Wiemann SE & Co. KG durchgeführt. Zurzeit kann das Leichtbaupotential einer Bauweise von pressgehärteten Profilen in Verbindung mit Leichtmetallen wie z.B. Aluminium nicht genutzt werden, da keine geeignete Fügetechnik zur Verfügung steht. In den vergangenen Jahren wurden zwar mehrere wirtschaftliche Lösungen zum Fügen pressharter Stähle mit Aluminium entwickelt, jedoch benötigen diese eine zweiseitige Zugänglichkeit zur Fügestelle, die bei einer Profilbauweise nicht gegeben ist. Durch das angestrebte Forschungsvorhaben wird durch die Entwicklung geeigneter, großserientechnischer Fügetechnologien und der Technologie des Presshärtens von Stahlprofilen eine Aluminium-Stahlprofil-Mischbauweise mit hohem Leichtbaupotential und die Umsetzung neuer Leichtbaukonzepte ermöglicht. Im AP1.1 werden die Bauteilanforderungen festgelegt. Dies betrifft die später herzustellende Profilgeometrie mittels ACCRA®-Technologie, die zu erreichende Bauteilsteifigkeit sowie die Materialdickenkombination. In AP2 erfolgt eine FEM-Analyse und die experimentelle Prozess- und Bauteilentwicklung für die pressharten Profilbauteile, welche die spätere Fügestelle repräsentieren. Dazu wird in AP2.1 die Umformmethode bestimmt und der Umformprozess simuliert - abhängig von der zu erreichenden Werkstoffeigenschaft. Anschließend wird das Prototypen-Werkzeug konstruiert, gefertigt sowie die Prozessentwicklung durchgeführt. Es werden Prototypen hergestellt, die zur weiteren Verwendung für das Projektkonsortium bereitgestellt werden. Ausgehend von den Fügeversuchen der Projektpartner wird in AP2.2. eine Optimierung der Fügestellengeometrie vorgenommen und weitere Prototypen gefertigt. AP6.1 dient zur Validierung der Ergebnisse, sodass eine realbauteilähnliche Fügesituation an einem ACCRA®-geformten Profilbauteil dargestellt werden soll. In AP6.3 erfolgt die Potentialabschätzung sowie die Erstellung des Verwertungskonzepts, in welcher Form die erforschten Ergebnisse für Linde + Wiemann für Serienprozesse umgesetzt werden können.
Das Projekt "Teilvorhaben: Prozessentwicklung einseitiges WES / Bauteil- und Verbindungscharakterisierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Paderborn, Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik durchgeführt. Der stahlintensive Leichtbau mit Aluminiumwerkstoffen und ultrahöchstfesten Stählen hat in der Vergangenheit zur Erhöhung des Leichtbaupotenziales in der automobilen Serienfertigung beigetragen. Eine weitere Erhöhung des Leichtbaupotenziales kann durch die Verwendung von geschlossenen Stahlprofilen ermöglicht werden, da geschlossene Profilstrukturen eine hohe Torsions- und Biegesteifigkeit bei verringertem Gewicht aufweisen. Werden die Profilstrukturen aus ultrahöchstfesten Stahlwerkstoffen hergestellt, entstehen Probleme in der fügetechnischen Anbindung mit Aluminiumbauteilen, da nur eine einseitige Zugänglichkeit zur Fügestelle besteht. Im automobilen Mischbau mit ultrahöchstfesten Stählen und Aluminiumwerkstoffen, bei zweiseitiger Zugänglichkeit zur Fügestelle, werden vorzugweise mechanische Fügeverfahren wie das Stanznieten, das Bolzensetzen, das Direktverschrauben und / oder thermisch-mechanische Fügeverfahren wie das Widerstandselementschweißen eingesetzt. Bei einseitiger Zugänglichkeit zur Fügestelle sind keine gesicherten Erkenntnisse bezüglich serientauglicher Fügeverfahren vorhanden. Im Rahmen dieses Verbundprojektes sollen mindestens drei fügetechnische Lösungen für den stahlintensiven Mischbau mit Profilstrukturen erarbeitet und qualifiziert werden. Das Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik (LWF) übernimmt dabei die Weiterentwicklung des Widerstandselementschweißens bei einseitiger Zugänglichkeit zur Fügestelle. Zudem ermöglicht das LWF eine abgesicherte Kennwertermittlung, da das LWF auf eine breit aufgestellte Prüftechnik zurückgreifen kann. Im Rahmen dieses Verbundprojektes werden sowohl grundlagen- als auch anwendungsorientierte Ergebnisse generiert, die zu einer Erhöhung des automobilen Leichtbaupotenziales beitragen werden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Integrative Metalleinleger" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karl Naumann GmbH durchgeführt. Das geplante Verbundvorhaben zielt auf die Entwicklung hochintegrativer Großkomponenten in Leichtbauweise aus belastungsoptimierten Faser-Kunststoff-Verbund-(FKV-) Materialien für moderne Schienenfahrzeuge. Im Projektfokus steht sowohl die Konzeptentwicklung wettbewerbsfähiger Schienenfahrzeugdächer mit deutlicher Gewichtsreduzierung und geringerem Montageaufwand gegenüber konventionellen Dachstrukturen in gewichtsintensiver Differentialbauweise als auch die Erarbeitung von serientauglichen und wirtschaftlichen Fertigungs- und Montageprozessen. Die Erzielung eines hohen Leichtbaugrades der Dachstruktur wird dabei durch konsequente Ausnutzung des Stoff- und Strukturleichtbaus mit belastungsgerechten FKV-Bauweisen sowie des Funktionsleichtbaus durch die Integration von Anbauteilen und Lasteinleitungen erreicht. Zur Demonstration der konstruktiven und technologischen Projektergebnisse wird eine prototypische FKV-Leichtbaudachstruktur für moderne Straßenbahnen mittels seriennaher Technologien hergestellt, unter wirklichkeitsnahen Bedingungen getestet sowie im Fahrzeug durch angepasste Fügeverfahren integriert. Zusammenstellung aller Anforderungen an den Metalleinleger hinsichtlich belastungs- und faserverbundgerechter Geometrie und Oberflächenstrukturierung zur Erreichung einer hohen Verbundfestigkeit von FKV und Metall Konzeptentwicklung zur technologischen Umsetzung mittels kontinuierlicher Stanztechnik in ebene oder teilweise vorgeformte Metallbleche und geeignete Metallprofile Bewertung und Auswahl geeigneter Metallstanzstrukturen sowie Konstruktion und Auslegung der versuchstechnischen Metallstanzwerkzeuge Herstellung der Stanzwerkzeuge und Durchführung von Stanzversuchen an ausgewählten Metallblechen und Profilen Prozessanalyse und Optimierung von Geometrie und Verfahrensparametern Herstellung von angepassten strukturierten Metallprofilen zur Integration in Versuchsmuster und das prototypische FKV-Straßenbahndach
Das Projekt "EmProLight: Energie- und materialeffizientes Verfahren zur wirtschaftlichen Herstellung hochfester Leichtbau-Strukturteile" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von HEGGEMANN AG durchgeführt. Das Vorhabensziel ist die Entwicklung eines energie- und materialeffizienten Warmtiefziehprozesses zur Umformung hochfester Titanlegierungen zu komplexen Strukturteilen. Es soll der Nachweis erbracht werden, dass die Herstellung qualitativ hochwertiger, endkonturnaher Titan-Strukturteile energie- und materialeffizient sowie wirtschaftlich in einem teilautomatisierten kontinuierlichen Herstellprozess im industriellen Maßstab möglich ist. Gegenüber dem Stand der Technik sollen folgende Optimierungen erreicht werden: - Signifikante Reduzierung des Energie- und Materialeinsatzes für die Herstellung hochfester Titan-Strukturteile; - Warmformen hochfester blechbasierter Titan-Halbzeuge ohne Schutzgasatmosphäre; - Vermeidung der Bildung sauerstoffangereicherter spröder Randschichten (a-case); - Signifikante Reduzierung der Bearbeitungszeiten und eine Prozesskettenverkürzung durch endkonturnahe Fertigung mit geringem Nachbearbeitungsaufwand. Wesentliche Arbeitsschritte zur Erreichung der Vorhabensziele sind: -die systematische Untersuchung der Entstehung von a-case, in Abhängigkeit von Bearbeitungszeit- und -temperaturen in umfangreichen Versuchsreihen; -die Bildung materialspezifischer Werkstoffmodelle unter Berücksichtigung des Einflusses von a-case auf die technologisch mechanischen Materialeigenschaften; -der Aufbau einer Simulationsmethodik unter Berücksichtigung der neuen Werkstoffmodelle; -die Entwicklung eines Umformprozesses inklusive verschiedener Prozessalternativen zur Vermeidung der Bildung von a-case-Schichten; -Entwicklung, Konstruktion und Bau einer Versuchsanlage inkl. Werkzeugen und Prozessvarianten; -Umfangreiche Umformversuche in mehreren Iterationsstufen bei Raumtemperatur sowie bei Temperaturen bis zu 900 °C; -Umfangreiche Simulationen sowie Abgleich zwischen Simulations- und Umformergebnissen bis zum Nachweis der reproduzierbaren Beherrschung der Prozessparameter und einer ausreichend genauen Vorhersagbarkeit von Umformergebnissen via Simulation.
Das Projekt "Vorhaben: Konstituierung umformbasierter Prozessketten für eine ressourceneffiziente Fertigung maritimer Getriebekomponenten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Siemens AG durchgeführt. Der Geschäftsbereich MD der Siemens AG übernimmt für das Verbundprojekt 'MarGet' die Konsortialführerschaft. Diesem gehören das IWU in Chemnitz, die Dreiling Maschinenbau GmbH in Geisleden sowie die Westsächsische Hochschule Zwickau an. Ziel ist es, das Verfahren Bohrungsdrücken/Drückwalzen für die Herstellung von Hohlwellenbauteilen im marinetypischen Dimensionsbereich qualifizieren. Dazu ist eine entsprechende Demonstrationsanlage für die inkrementelle Umformung zu entwickeln, zu bauen und zu erproben. Die Nutzung dieser innovativen Technologie ermöglicht es uns, Schiffsgetriebewellen materialeffizient, ressourcenschonend und kostengünstig herzustellen. Neben verbesserten Bauteileigenschaften, sind auch Einspareffekte bei Folgeoperationen zu erwarten. Die Siemens MD wird für die Grundlagenversuche, für die Erwärmungsversuche sowie für die Demonstrationsbauteile das Material gemäß den technischen Lieferbedingungen bereitstellen und vorbearbeiten, die Versuche zur Kennwertbestimmung planen und erzeugt nötige Prüfteile aus den Versuchsteilen der Grundlagenuntersuchungen sowie der Demonstratorbauteile. Die Prüfungen werden in Absprache mit einer für den Marinebereich zuständigen Zertifizierungsgesellschaft -hier der DNV GL- durchgeführt. Das produktionstechnische Projektziel ist die Entwicklung, Darstellung und Optimierung neuer Prozessketten für maritime Getriebebauteile, die die neu zu entwickelnde inkrementelle Bohrungsdrücktechnologie beinhalten und diese mit derzeitigen Prozessketten bzgl. finaler Bauteileigenschaften, Herstellkosten, notwendiger Investitionen oder Lieferalternativen zu vergleichen. Nach erfolgreicher Verfahrenserprobung am Demonstratorbauteil wird neben der begleitenden Zertifizierung durch den DNV GL eine technische Lieferbedingung für umgeformte Maritimbauteile erstellt. 1. Segmentanalyse Schiffsgetriebewellen 2. Anforderungsanalyse Produkt und Prozess 3. Fertigungsplanung / Prozesskettenintegration 4. Zertifizierung der Gesamtprozesskette.
Das Projekt "Systemintegrativer Multi-Material-Leichtbau für die Elektromobilität" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Umformtechnik durchgeführt. Mit Hilfe des Projekts SMiLE (Systemintegrativer Multi-Material-Leichtbau für die Elektromobilität) soll ein vertieftes Verständnis der Multi-Material-Design-Problematik vor dem Hintergrund großserientauglicher Prozesse für einen/ den effizienten Leichtbau geschaffen werden. Im Projektfokus steht die Entwicklung eines neuartigen Leichtbaukonzepts für die speziellen Anforderungen der Elektromobilität. Der Einsatz neuer Werkstoffe und Werkstoffkombinationen zur Gewichtsoptimierung von funktionsintegrativen Fahrzeugkomponenten für innovative Strukturkonzepte von Elektrofahrzeugen in Mischbauweise ist eines der Hauptanliegen des Projektes. Ziel ist es sowohl mit thermoplastischen als auch duromeren Faserverbundkunststoffen (FVK) sowie Nichteisenmetallen (NE) eine innovative, funktionale Gesamtkarosserie darzustellen, deren Materialmix in einer Vielzahl wirtschaftlicher Prozesse umsetzbar ist und vor allem die Integration neuartiger Energiespeicher ermöglicht. Folgerichtig konzentriert sich das Verbundvorhaben auf folgende Schwerpunkte: - Erarbeiten von Konzepten und Aufbau einer innovativen Mischbau-Karosseriestruktur für Elektrofahrzeuge basierend auf FVK und den NE-Metallen Aluminium und Magnesium, Integration von Energiespeichern für die Elektromobilität in die Lastpfade der Karosseriestruktur, Darstellung von Demonstratorbauteilen für den Aufbau der Mischbaukarosserie, intensive Betrachtung der hybriden Fügetechnik als Schlüsseltechnologie für eine innovative Mischbaukarosserie basierend auf FVK, NE-Metallen wie Aluminium und Magnesium. - Bewertung des Mischbaukonzepts anhand von experimentellen und numerischen Komponentenversuchen sowie durch ein Life-Cycle-Assessment, Erarbeiten eines Prozesses, der die Lackierbarkeit von Multimaterial-Substraten mit heutigen Qualitätsanforderungen und angepasster Prozesstemperatur sicherstellt, neue Aluminiumwerkstoffe für angepasstes Prozessfenster im Nieder-Temperatur-KTL-und Lackbereich, Aufbau einer funktionsfähigen Gesamtkarosserie im Multimaterial-Design. SMiLE verfolgt den Ansatz, durch die Integration von Partnern entlang der gesamten Wertschöpfungskette wie Audi, Volkswagen, Porsche, Voith, BASF, Brökelmann, Clean-Lasersysteme, Dieffenbacher, Fraunhofer ICT, Fraunhofer IWM, Frimo, Uni-Stuttgart, TU Bergakademie Freiberg, TU Braunschweig ifs, KIT Fast, KIT IAM, KIT WBK, ThyssenKrupp, Novelis die Basis für grundlegende und unternehmensübergreifende Innovationen zu gestalten. Das Vorhaben gliedert sich in insgesamt 8 Teilaufgaben: Projektmanagement (AP0), Konzeptphase, Konstruktion und Auslegung (AP1), Werkstoff- und Prozesstechnologie endlosfaserverstärkter Duromere (AP2), Werkstoff- und Prozesstechnologie endlosfaserverstärkter Thermoplaste (AP3), Werkstoff- und Prozesstechnologie NE-Metalle (AP4), Fügetechnik für neue Elektrofahrzeuge im Multi-Material-Design (AP5), Nieder-Temperatur-Beschichtungsprozess (AP6), Aufbau Karosserie-struktur & Betrachtung Fahrzeug-Gesamtsystem (AP7).
Das Projekt "Teilvorhaben: Prozessentwicklung Steg-Schlitz-Verbindung, Fügen Metall-Organoblech und Lokale Laserverfestigung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik durchgeführt. Ziel des Projektes ist die Entwicklung von kostengünstigen laserbasierten Fügetechnologien für Mischverbindungen der Werkstoffe Stahl, Aluminium und glasfaserverstärkten Organoblechen sowohl für Profil- als auch für Blechbauweise. Die Hauptzielstellung des im Rahmen des Teilvorhabens verfolgten Lösungsansatzes für die Umsetzung eines konstruktiven Leichtbaus stellen selbstzentrierende Steg-Schlitz-Bauweisen für innovative Konstruktionen dar. 1) Definition der Anforderung und Demonstratoren 2) Prozessentwicklung zum Fügen Metall-Organoblech und Steg-Schlitz-Verbindung, dazu Grundlagenversuche Laserschweißen Steg-Schlitz-Verbindung, Prozessentwicklung Fügen Mischbaubauweise Metall/Organoblech sowie Prozessentwicklung Laserverfestigen 3) Fügen von Demonstratoren 4) Validierung und Test an Demonstratoren, dazu Unterstützung der Projektpartner bei Fügen der Demonstratoren Batteriegehäuse aus Stahl-Organoblech sowie E-Motor, Lehnenstruktur 2. Reihe sowie Armlehne in Mischbau; Anschlagpunkte aus Stahl mit Laserverfestigung und Vordersitz und Hintersitz in Mischbau inkl. Funktionsintegration
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