Das Projekt "Teilvorhaben: Prozessentwicklung für das 3D-Laserstrahlschweißen von Stahl-Aluminium-Mischverbindungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Laser Zentrum Hannover e.V. durchgeführt. Das Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines 3D-Laserschweißverfahrens zum Fügen von Stahl-Aluminium-Mischverbindungen. Hierdurch wird die laserbasierte Herstellung von hybriden 3D-Strukturen möglich, die beispielsweise im Fahrzeugbau zu einer deutlichen Gewichtsreduzierung führen soll. Auf diese Weise werden sowohl eine Ressourcenschonung als auch eine deutliche Reduzierung der Schadstoffemission erfolgen. Es werden unterschiedliche 3D-Bauteilgeometrien aus der Mischverbindung Stahl-Aluminium hergestellt. Hierbei werden mehrere Aluminiumlegierungen und Stahlgüten verwendet. Da beim Schweißen dieser Verbindungen harte und spröde intermetallische Phasen auftreten, setzt dies eine umfangreiche Prozessentwicklung voraus, um deren Auftreten bzw. Ausbildung einzugrenzen. Dies wird durch eine spektroskopische Einschweißtiefenkontrolle gewährleistet, deren Funktionsprinzip bereits am LZH erfolgreich untersucht wird. Eine Implementierung des Spektrometers in ein Scannersystem ermöglicht eine Kontrolle der Elementdurchmischung bei der Erzeugung von 3D-Strukturen. Die im ersten Schritt aus Flachmaterial erzeugten Proben werden anhand von Festigkeitstests und metallographischen Analysen untersucht. Anschließend erfolgt die Überführung des Prozesses auf 3D-Strukturen und schließlich auf Demonstratorbauteile.
Das Projekt "Korrosion in Biokraftstoffen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Darmstadt, Staatliche Materialprüfungsanstalt Darmstadt, Zentrum für Konstruktionswerkstoffe, Fachgebiet und Institut für Werkstoffkunde durchgeführt. Im Rahmen des Projektes soll zunächst eine Sachstandserhebung zu aktuellen Kraftstoffnormungen und Kraftstoffen aus dem Feld in Deutschland und Brasilien durchgeführt werden. In einem weiteren Ziel sollen anhand von Versuchen grundlegende Aussagen zu Materialverträglichkeiten in den verschiedenen Kraftstoffen erarbeitet werden. In Zusammenarbeit mit dem brasilianischen Instituto Nacional de Tecnologia (INT) wird geprüft, welche Ergebnisse aus Deutschland auf brasilianische Verhältnisse übertragbar sind und umgekehrt, wodurch ein erheblicher Nutzen auf beiden Seiten entsteht. Nach Klärung der Zusammensetzung normgemäßer und im Feld eingesetzter Kraftstoffe mit Biokomponenten in Brasilien und Deutschland erfolgt die Auswahl repräsentativer und hinsichtlich Korrosion grenzwertiger Kraftstoffzusammensetzungen. Auf Basis eines DoE-Ansatzes (Design of Experiments) soll zunächst die Signifikanz von Wechselwirkungen zwischen Blendkomponenten (Ethanolgehalt, Wasseranteil, Verunreinigungen) untersucht und bewertet werden. Im Anschluss erfolgt die Auslagerung von Werkstoffproben in Biokraftstoffen zur Ermittlung der Materialverträglichkeiten in Anlehnung an die Prüfrichtlinie VDA 230-207. Für die Versuchsauswertung werden REM-Untersuchungen durchgeführt, metallographische Schliffe angefertigt und Kraftstoffanalysen zur Bestimmung des Metalleintrags in den Prüfkraftstoff vorgenommen. Hierdurch werden Grundlagen zum Verständnis der Korrosionsmechanismen, zur Korrosionsprävention, zum Korrosionsschutz und zur Werkstoffauswahl erarbeitet. Abschließend wird die Bewertung im Hinblick auf die Übertragbarkeit der Untersuchungsergebnisse von Brasilien nach Deutschland und umgekehrt mit Schaffung einer Bewertungsgrundlage für die Übertragung von Felderfahrungen durchgeführt. Angestrebt wird ferner die Erstellung von Korrosivitätsklassen zur landesunabhängigen Abschätzung des Gefährdungspotenzials der jeweiligen Kraftstoffe. Den Verbrauchern können durch die Erkenntnisse entscheidende Informationen zur Verträglichkeit von Werkstoffen vermittelt werden. Die langjährigen Erfahrungen bei der Verwendung von Bioethanolbeimischungen aus Brasilien werden technologisch nutzbar gemacht. Durch wissenschaftlich abgesicherte öffentliche Verbraucherinformationen kann eine Erhöhung der Akzeptanz der Biokraftstoffe beim Verbraucher erzielt werden und die Produktentwicklung wird durch den öffentlich verfügbaren Wissenszuwachs bezüglich der Materialverträglichkeiten verbessert. Die Schaffung einer übergreifenden Vergleichsgrundlage gibt die Voraussetzungen für die schnellere Entwicklung sicherer, effizienterer Produkte, wie sie der Markt und die Gesellschaft verlangen. Die Ergebnisse können außerdem in die Überarbeitung von designrelevanten Richtlinien, z.B. VDA 230-207, einfließen. Die erlangten Erkenntnisse zur Schadensprävention fördern die Ressourceneffizienz durch einen verminderten Werkstoff- und Energieeinsatz und die Vermeidung der Freisetzung umweltgefährdender Stoffe.
Das Projekt "Teilprojekt: Werkstoffgrundlagen und -entwicklung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Elektrometallurgie mbH durchgeführt. Das Ziel besteht in der Weiter- bzw. Neuentwicklung von Verfahrenstechniken des Längs- und Querwalzen (Querkeilwalzen, Bohrungsdrücken, Axialgesenkwalzen) sowie in ihrer Anwendung zur Herstellung dem Fertigteil weitestgehend angenäherter Zwischenformen aus Titan und hochwarmfesten Legierungen auf Nickel- und Kobaltbasis. Arbeitsplan: a) ganzheitliche Betrachtung der Prozessketten für ausgewählte Teilesortimente, b) Konkretisierung und Erweiterung der technischen und wirtschaftlichen Anwendungsbereiche der Verfahren, c) Entwicklung von Verfahrensadaptionen zur drastischen Senkung der Werkzeugkosten, d) Analyse und Bewertung von Verfahrenskombinationen, e) Schaffung von Grundlagen für eine Beschreibung der umformenden Bearbeitung der Werkstoffe durch die partiell wirkenden Umformverfahren, f) Entwicklung von FEM-Modellen für die Verfahrenstechniken, g) Erarbeitung von Methoden zur Bewertung von Maschinen, Anlagen und Prozessketten unter dem Aspekt des qualitativen und quantitativen Nachweises der Ressourceneffizienz. Aufgaben der GfE Metalle und Materialien GmbH: + Auswahl und Entwicklung hochwarmfester Werkstoffe für eine Anwendbarkeit inkrementeller Umformverfahren, + Erarbeitung werkstofflicher Grundlagen für die Umformung (metallographische Untersuchungen), + Begleitung der Verfahrens- und Anlagenentwicklung,
Das Projekt "Bestimmung von Kriech- und Versagenseigenschaften moderner Reaktorwerkstoffe aus Kleinstproben" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Bergakademie Freiberg, Institut für Mechanik und Fluiddynamik durchgeführt. Das Ziel des Vorhabens besteht darin, den Small-Punch-Test (SPT) weiter zu qualifizieren, so dass aus diesem Kleinstprobenversuch die elastisch-viskoplastischen Verformungseigenschaften und schädigungsmechanischen Festigkeitseigenschaften moderner Hochtemperaturwerkstoffe, bis in den Hochtemperaturbereich (1000 Grad C) hinein bestimmt werden können. Damit wäre ein weiterer wichtiger Schritt zur Überwachung des aktuellen Werkstoffzustandes in technischen Anlagen erbracht und eine sensible Methode zur lokalen Erfassung örtlich und zeitlich veränderlicher Materialeigenschaften bereitgestellt. 1.) Beschaffung der wissenschaftlichen Geräte (3 Monate im Vorlauf) 2.) Weiterentwicklung und Aufbau eines Hochtemperatur-Small Punch Test (HT-SPT) Prüfstands für Prüfungen bei konstanter Stempelgeschwindigkeit, konstanter Last und konstanter Verformung 3.) Numerische Simulation zur Versuchsoptimierung 4.) Probenfertigung und Metallografie 5.) Planung und Durchführung der HT-SPT Versuche 6.) Entwicklung und Implementierung von viskoplastischer und schädigungsmechanischer Materialgesetze 7.) Berechnung einer Datenbasis von HT-SPT Simulationen und damit Identifikation der Materialparameter 8.) Entwicklung eines PC-Programs zur Simulationssteuerung und Parameteridentifikation 9.) Verifikation der Materialparameter und Untersuchung der Übertragbarkeit auf konventionelle Proben und Bauteile.
Das Projekt "Teilvorhaben: Prüfbarkeit von dickwandigen Bauteilen aus Nickellegierungen und Schweißverbindungen mit zerstörungsfreien Prüfverfahren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Otto-Graf-Institut, Materialprüfungsanstalt durchgeführt. Die Entwicklung von CO2-armen Kraftwerken erfordert den Einsatz von Bauteilen aus Nickellegierungen und deren Schweißverbindungen. Ziel dieses Vorhabens ist die Erprobung und Weiterentwicklung von zerstörungsfreien Prüfverfahren (zfP) für diese 'schwer prüfbaren' Werkstoffe, sowie Aussagen zu treffen über Verfahrensgrenzen handelsüblicher und verbesserter Verfahren und zu Anforderungen an die Verfahren. Die Aufgaben der MPA bestehen in der Herstellung geeigneter Prüfkörper zur Erprobung der ZfP-Verfahren, Erprobung von Standard-ZfP-Verfahren an den Prüfkörpern, Metallografie zur Gefüge- und Fehlergrößenbestimmung sowie der bruchmechanischen Bewertung über ein Fehlertolerierungskonzept. Neben künstlichen Fehlern wird in einem der Prüfkörper ein Schwingriss eingebracht. Die Bruchmechanik liefert durch Ableitung kritischer Fehlergrößen die Vorgaben zur Weiterentwicklung der ZfP-Verfahren, die metallografische Charakterisierung unterstützt die Interpretation der ZfP-Signale und liefert Daten für die rechnerische Absicherung. Die Ergebnisse werden in Vorträgen und Publikationen veröffentlicht und in Regelwerksgremien vertreten. Dadurch finden sie Eingang in industrielle Anwendungen.