Verbundvorhaben: SiPro - Simulationsbasiertes Eigenschaftsdesign entlang der kombinierten Prozesskette Ur- und Umformtechnik; Teilvorhaben: Umformverhalten und Halbzeugherstellung
Zeitraum
2022-01-01 – 2024-12-31
Bewilligte Summe
236.500,20 EUR
Ausführende Stelle
Förderkennzeichen
03EN4022C
Leistungsplansystematik
Energiesparende Industrieverfahren - Fertigungstechnik [EA3251]
Verbundvorhaben
Zuwendungsgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)
Projektträger
Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESN4)
Förderprogramm
Energie
Das Vorhaben dient der Erforschung der Prozesskette Ur- und Umformen mit dem Ziel der Energie- und Ressourceneinsparung, um den CO2-Ausstoß während der Herstellung metallischer Produkte erheblich zu reduzieren. Die Endeigenschaften der finalen Produkte sollen dabei vergleichbar sein zu Produkten, die aktuell mittels konventioneller Prozessketten hergestellt werden. Zur Erreichung der Zielstellung wird erstmalig die Prozesskette Ur- und Umformen ganzheitlich numerisch für industriell relevante Herstellungsrouten aufgebaut. Dabei wird die mikrostrukturelle Werkstückentwicklung (Seigerungen, Fehlstellen, Korngrößenentwicklung, Phasenzusammensetzung) durch geeignete Materialmodelle beschrieben und von der Urformsimulation auf die Umformsimulation übertragen. Zur mathematischen Beschreibung der Modelle werden Laborversuche an thermomechanischen Prüfmaschinen durchgeführt. Die entwickelten Modelle werden durch einen Abgleich der numerischen Prozesssimulationen an Validierungsversuchen von Ur- und Umformprozessen verifiziert. Parallel werden die Serienprozesse der Industriepartner messtechnisch digitalisiert, um die entwickelte Simulationsschnittstelle zwischen Ur- und Umformprozessen auch an relevanten Industrieprozessen validieren zu können. Dabei werden auch gezielte Gießfehler eingebracht, um deren makroskopische numerische Nachbildung in der Gießsimulation zu überprüfen. Anschließend können mit Umformsimulationen die notwendigen Umform- und Wärmebehandlungsbedingungen für das Schließverhalten der Gießfehler abgeleitet und auch experimentell überprüft werden. Die entwickelte und validierte numerische Prozesskettensimulation wird nun genutzt, um die unterschiedlichen Fertigungsschritte (Wärmebehandlung, Umformung) anzupassen (Minimierung der Verarbeitungs- bzw. Behandlungstemperatur sowie -zeiten bei gleichbleibenden Endeigenschaften). Abschließend werden die optimierten Prozessrandbedingungen industriell umgesetzt, um final das CO2-Einsparpotential zu quantifizieren.