TRR 30 - Prozessintegrierte Herstellung funktional gradierter Strukturen auf der Grundlage thermo-mechanisch gekoppelter Phänomene

Project Period: 2006-01-01 – 2015-12-31

Externally Funded

Details

Principal Investigator

Iris Gräßler, Werner Homberg, Gunter Kullmer, Rolf Mahnken, Hans Albert Richard, Mirko Schaper, Volker Schöppner, Hans-Peter Heim, Tobias Wagner

Department(s)

Angewandte Mechanik
Kunststoffverarbeitung
Produktentstehung / Heinz Nixdorf Institut
Technische Mechanik
Umformende und Spanende Fertigungstechnik
Werkstoffkunde
Direct Manufacturing Research Center (DMRC) (bis 2022)

Description

Der Erhalt industrieller Fertigungsstrukturen für die Herstellung hochwertiger Massengüter - auch unter den in den westlichen Industrieländern typischen Hochlohnbedingungen - kann nur durch außerordentliche Innovationsleistungen erreicht werden. Die aus der komplexen Interaktion thermischer und mechanischer Wirkmechanismen resultierenden Kopplungsphänomene bergen gerade im Kontext moderner industrieller Fertigungsprozesse der Kunststoff- und Metallformgebung ein im Hinblick auf den hieraus ableitbaren Gestaltungsfreiraum bisher kaum erschlossenes Zukunftspotenzial. Dabei ist es das ausgewiesene Forschungsziel des vorliegenden Verbundvorhabens, über neuartige hybride thermo-mechanische Varianten zu solchen mikro- und makrostrukturellen Produktstrukturen zu gelangen, die mittels konventioneller Strategien bisher gar nicht oder nur unter nicht wirtschaftlichen Rahmenbedingungen erreichbar sind.

Der Neuheitsgrad liegt nicht nur in einer möglichen Flexibilisierung der geometrischen Produkteigenschaften unter gleichzeitig effizienten Prozessbedingungen, sondern vor allem in einer weitgehenden Flexibilisierung der sich während der Formgebung kontrolliert einstellenden Mikrostruktur. In diesem Zusammenhang sind in besonderem Maße auch solche Gestaltungsaspekte von Bedeutung, die einer dem Produktanwendungsprofil angepassten funktionalen Gradierung Rechnung tragen. Im Rahmen des Sonderforschungsbereich/Transregio 30 soll mit dieser Vorgehensweise somit ein neuartiger Ansatz zur Herstellung funktional gradierter Bauteile begründet werden.

Zur nachhaltigen Etablierung so gearteter neuartiger Produkt- und Prozessgestaltungsansätze reicht es jedoch nicht aus, den Zusammenhang zwischen charakteristischen Produktmerkmalen und den zugehörigen thermo-mechanischen Bedingungen der Produktherstellung mit experimentell begründeter Untersuchungsmethodik zu erfassen. Vielmehr gilt es, der Komplexität der hierbei zum Tragen kommenden Wechselwirkungsmechanismen mittels weiterentwickelter Modellierungsmethodik einschließlich geeigneter mathematisch-numerischer Lösungsverfahren zu begegnen; erst dann wird es langfristig möglich, solche Prozesse hinsichtlich ihres Verlaufes wirklichkeitsnah zu prognostizieren und damit die zur reproduzierbaren Erreichung der angestrebten Produkteigenschaften notwendigen statischen und dynamischen Prozessgestaltungsmerkmale vorherzusehen und ggf. in entsprechende computergestützte Gestaltungs- und Kontrollhilfsmittel zu überführen.

DFG-Verfahren Transregios