Sonderforschungsbereich Tailored Forming
Das übergeordnete Ziel des Sonderforschungsbereichs 1153 „Prozesskette zur Herstellung hybrider Hochleistungsbauteile durch Tailored Forming“ ist die Realisierung neuartiger Prozessketten zur Herstellung von belastungsangepassten hybriden Massivbauteilen.
Durch die Kombination mehrerer Werkstoffe in einem Bauteil wird die Herstellung von anforderungsoptimierten und leichtbauorientierten Hochleistungsbauteilen, die speziell an ihre Anwendung angepasst sind, ermöglicht. In stark beanspruchten Bauteilbereichen können so zum Beispiel hochfeste Materialien wie Stahl zum Einsatz kommen, wohingegen weniger starkbelastete Bereiche aus Leichtbauwerkstoffen wie Aluminium gefertigt werden können, um das Bauteilgewicht zu reduzieren.
Im Gegensatz zur herkömmlichen Vorgehensweise bei der Herstellung hybrider Massivbauteile, bei der der Fügeprozess erst während der Umformung oder am Ende der Prozesskette erfolgt, werden die verschiedenen Werkstoffe beim Tailored Forming zuerst stoffschlüssig gefügt und im nächsten Schritt gemeinsam umgeformt. Für die Herstellung der finalen Bauteilgeometrie und -eigenschaften finden anschließend eine Wärmebehandlung und ein Spanprozess statt. Dieses Vorgehen ermöglicht die Herstellung von Bauteilen aus verschiedenen Materialien, die aufgrund ihrer komplexen Form fügetechnisch bisher nicht herstellbar sind. Zusätzlich können die mechanischen Eigenschaften der Bauteile durch die thermomechanische Behandlung der Fügezone während der Umformung verbessert werden.
Sonderforschungsbereich "Sauerstofffreie Produktion"
Ziel des Sonderforschungsbereichs 1368 ist es, ein grundlegendes Verständnis über die Vorgänge und Mechanismen in Prozessen der Fertigungs-, Montage- und Handhabungstechnik unter praktisch vollständigem Ausschluss von Sauerstoff zu erlangen.
Damit soll das gänzlich neue Feld der Sauerstofffreien Produktion erschlossen werden, um die Verfahrensgrenzen etablierter Prozesse zu erweitern, die Leistungsfähigkeit der erzeugten Produkte signifikant steigern und zudem völlig neuartige Prozesse zu ermöglichen. Die Produktionsprozesse der metallverarbeitenden Industrie werden bis heute in der Regel unter Anwesenheit von Sauerstoff durchgeführt. Die dadurch stattfindende Oxidation der Metalloberflächen wirkt in der Fertigung überwiegend als Störfaktor. Auch in konventionellen Schutzgasatmosphären und im technischen Hochvakuum liegen derart hohe Sauerstoffkonzentrationen vor, dass die beteiligten Oberflächen mit Sauerstoff kontaminiert werden. Daher sind Metalloberflächen unter diesen Bedingungen grundsätzlich mit einer Oxidschicht überzogen. Die Möglichkeiten der Metallverarbeitung sind dadurch stark eingeschränkt. Das durch die bis heute selbstverständliche Anwesenheit von Sauerstoff nicht ausgeschöpfte Potenzial der technischen Möglichkeiten und die damit vorhandenen Grenzen in der Metallverarbeitung betreffen nahezu alle Produktionsverfahren.
Eine Produktion in sauerstofffreier Atmosphäre würde dagegen erhebliche technische, wirtschaftliche sowie ressourcenrelevante Vorteile bieten und vollkommen neuartige Verfahren ermöglichen. Im Rahmen des SFB wird eine sauerstofffreie Atmosphäre durch den Einsatz von mit Silan (SiH4) dotiertem Inertgas erzeugt. Durch die Reaktion des Silans mit dem im Inertgas enthaltenen Restsauerstoff können bei Umgebungsdruck Sauerstoffpartialdrücke von weniger als 10–23 bar und damit aus kinetischer Sicht vollständige Sauerstofffreiheit erreicht werden. Es lässt sich in diesem Zusammenhang von einer Atmosphäre adäquat zu extrem hohem Vakuum sprechen. D
