apl. Prof. Dr.-Ing. habil. Dr.-Ing. E.h. Rüdiger Bähr

apl. Prof. Dr.-Ing. habil.
Dr.-Ing. E. h. Rüdiger Bähr
Completed projects
Solidification Processing of Al-Ce Alloys for High-Temperature Applications
Duration: 01.01.2021 to 31.12.2023
Current research on Al alloys aims to improve their mechanical properties at high temperatures through the formation of high-temperature stable intermetallic precipitates. The use of rare earth elements to achieve this purpose increases production costs and thus minimizes the economic advantage of conventional casting processes. Therefore, an alternative method with reasonable costs is mandatory. This project summarizes the available research that investigated the influence of the solidification process on the microstructural features of these promising alloys. Furthermore, the corresponding effects of these microstructures treated with a special novel ultrasonic treatment on the mechanical properties are to be investigated.
This project is funded by the DAAD with funds from the Federal Ministry of Education and Research (BMBF).
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Development of a digitally recordable and linkable ladle to improve the quality of manual pouring processes
Duration: 01.03.2021 to 30.06.2023
Industry 4.0, digitalization, Internet of Things (IoT), Big Data. These are the topics that will shape manufacturing and production in the future. However, small and medium-sized companies in particular often struggle with these topics. One of the main reasons is probably that many do not know where to start. With a view to casting, the actual, often still manual value creation process in many SME foundries, the University of Magdeburg (OVGU) and ENA - Elektrotechnologien und Anlagenbau GmbH (ENA) now want to make this process step digitally recordable for SME foundries too by developing a specific new tool.
In many SME foundries, the employee is still at the center of value creation and has a major influence on the production result, especially in manual gravity casting processes. For decades, employees have been using the traditional casting ladle to fill the mold. This situation gives rise to risks, but also opportunities.
The problem is that from the time the ladle is filled until the start of mold filling, it is no longer possible to trace the actual temperature of the melt at the time of mold filling or the casting conditions. If rejects occur, it is not possible to draw conclusions about the respective casting conditions when searching for the fault. Manual mold filling therefore no longer complies with today's quality standards. Against the backdrop of global efforts to digitalize manufacturing and production processes, the question arises:
How can digital solutions also be implemented sensibly in processes that have been traditionally anchored for decades?
ENA and OVGU are now aiming to redevelop the traditional ladle. The aim is to develop a ladle with integrated microcontroller-based sensor technology for the real-time recording of quality-relevant parameters. The process and quality-relevant parameters are to be permanently transmitted within the company's internal network and visually processed in the form of a live dashboard. Critical limit values are defined to warn employees and prevent errors before they occur. The employee remains at the center of value creation. The permanently recorded data should be archived for analysis purposes and create a comprehensive, statistically reliable basis that enables a deeper understanding of the process and increased process transparency with the help of the data science tools available today.
The aim is to achieve more stable process conditions and thus reduce the number of rejects and all associated costs. In addition to use in operational practice and vocational training, the development is aimed at use in university and research laboratories as well as in prototype production.
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3D training model for operations and interventions in the chest
Duration: 01.01.2022 to 31.12.2022
In minimally invasive surgery (MIS), the ribcage poses a particular challenge for doctors and medical staff due to its rigid shell of ribs, breastbone and spine and the highly sensitive internal organs it protects.
In addition, minimally invasive chest surgery requires doctors to have special psychomotor skills. Basic practical skills should be learned and perfected outside of the operating room.
The Magdeburg thorax model accurately depicts the spatial situation in the human thorax. As a surgical training model, it enables students, engineers, nurses and physicians to study and practice thoracic interventions and operations in a realistic manner.
The model was generated from patient data and is therefore a 1:1 copy of a human chest. A male chest ("Otto"), a female chest ("Editha") and a child's chest ("Liudolf") are available for the different requirements.
Due to the additive manufacturing process used, individual user requests can be taken into account when implementing special functions and properties.
As an inactive model, the Magdeburg Thorax Model is easy to install and flexible and cost-effective to use.
For the further development of the R&D approach, MD2B-LifeSciences GmbH was founded as a spin-off in 04/2022.
ego.-INKUBATOR "FabLab - Fabrication Laboratory"
Duration: 01.01.2022 to 31.08.2022
With the ego. incubator FabLab, the Faculty of Mechanical Engineering (FMB) at Otto von Guericke University Magdeburg (OvGU) has been offering students and academic staff the best conditions for innovative start-ups in a production laboratory for the manufacture of visual and functional models since 2013.
The product development process is accompanied by additive manufacturing processes as well as machining and ablative processes from initial concept models through to near-series prototypes. Rapid tooling and rapid manufacturing techniques can also be used during the development phase to prepare for series production.
With the help of the experience gained and knowledge of target group usage, a proven process chain has been established and continuously developed to meet the needs of users. As part of the second expansion, the existing system infrastructure is to be expanded to include the possibilities of two-dimensional precision sheet metal processing.
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Development and testing of an intelligent machine condition monitoring system for core shooters (SmartCore)
Duration: 01.04.2020 to 30.04.2022
In the course of the transition to Industry 4.0, it is not only an increasing number of sensors and automation solutions that are finding their way into industrial practice. Intelligent algorithms are also becoming increasingly widespread. Their tasks include making production more efficient, saving energy and resources and improving product quality. As part of artificial intelligence, machine learning algorithms can also help to detect wear conditions long before human operators are able to do so and contribute to the optimal management of machine processes.
Routine maintenance and care is essential, especially for core shooters. Without this, serious exceptional faults and downtimes would be unavoidable due to the constant exposure to the abrasive working medium sand. However, premature maintenance leads to unnecessary production losses and increases costs. Delayed maintenance, on the other hand, increases the risk of failure and can have a negative impact on the product quality of the sand cores. As a result, all downstream processes, and thus centrally the pouring of the lost molds, can be negatively affected in unexpected ways. In order to be able to reach the economic sweet spot independently of fixed maintenance schedules and not to jeopardize the process chain from mould production to the finished product, the development and use of machine intelligence is absolutely essential.
This is precisely the aim of the ERDF-funded SmartCore project - to create core shooters that are still relatively conservative to date for the transition to ultra-modern, intelligent production systems in line with the requirements of Industry 4.0. Data acquisition directly in the machine, near-real-time data processing and visual feedback on changes are intended to relieve machine operators, facilitate core shooter maintenance and help save costs.
Although each machine has its own characteristics, a digital twin is also to be created to accompany it, which will make the operating states of a core shooting machine more transparent and allow correlations and differences between individual operating strategies to be identified, their benefits to be measured and robust and optimal control concepts to be applied to machines of the same type. The resulting transparency is to be expanded into a machine management system that enables cross-machine process control and integration at higher levels of the automation pyramid.
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Development of a novel thermal treatment of SiC particles for the economic production of particle-reinforced aluminum composites (SPOT)
Duration: 01.04.2019 to 31.01.2022
For some years now, the increasing development of particularly hard and wear-resistant aluminum composites has been observed, whose physical and mechanical properties are significantly improved compared to monolithic aluminum alloys. These are particle-reinforced aluminum matrix composites (AMC), whereby silicon carbide is very often used as the reinforcing phase, as it is particularly hard and has a low density.
For cost reasons, a melting metallurgical process is usually used for the production of particle-reinforced aluminum matrix composites (AMC). In some cases, the SiC particles have to be stirred into the melt for several hours. The reason for these long process times is the poor wettability of aluminum on the surface of the SiC particles.
The aim of the project is to improve the wettability of the particles by aluminum melt with the help of an oxidation layer. The average particle diameters of AMC materials range from a few 100 nm to approx. 50 µm. Due to these small particle sizes, the coating of the particles is not very reliable and very costly. This is now to be implemented with the help of a modified fluidized bed system. The silicon dioxide (SiO2) layer generated in this way enables the production of aluminum matrix composites with a significantly higher reinforcement content, improved particle distribution, embedding and low porosity, which significantly improve the quality of the materials. In addition, this coating of the SiC particles helps to shorten the time-consuming production of AMC materials and at the same time make the process more reliable. The SiO2 coating is intended to enable heat treatment of the SiC-reinforced AMC so that the property profile can be adapted to requirements if necessary.
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"FabLab": Innovative start-ups in a manufacturing laboratory for the production of illustrative and functional models
Duration: 01.05.2019 to 31.12.2021
With the ego. incubator FabLab, the Faculty of Mechanical Engineering (FMB) at Otto von Guericke University Magdeburg (OvGU) has been offering students and academic staff the best conditions for innovative start-ups in a production laboratory for the manufacture of visual and functional models since 2013.
The product development process is accompanied by additive manufacturing processes as well as machining and ablative processes from initial concept models through to near-series prototypes. Rapid tooling and rapid manufacturing techniques can also be used during the development phase to prepare for series production.
With the help of the experience gained and knowledge of target group usage, a proven process chain has been established and continuously developed to meet the needs of users. As part of the second expansion, the existing system infrastructure is to be expanded to include the possibilities of two-dimensional precision sheet metal processing.
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Development of wear-resistant cast iron alloys for thermoshock-loaded rolls for use in tube, wire and section rolling mills ("BAM rolls")
Duration: 01.01.2018 to 31.03.2020
In the hot rolling mills of wire rod, tube and profile rolling mills, the highest forming forces occur in the front stands. Conventional materials, e.g. pearlitic-zemetitic or acicular cast iron materials, have not proven suitable for these stands due to the increased formation of so-called fire cracks and their lack of toughness during the rolling process. This fire cracking, which is exacerbated by very high forming forces and the technologically induced alternating cooling of the rolls, leads to high wear and premature failure of the rolls in the stands.
The aim of the project is to develop a material based on spheroidal graphite cast iron for the production of rolls with the required mechanical properties, in particular sufficient elongation at break with high hardness and tensile strength. A heat treatment specifically adjusted to the target microstructure, the development of innovative simulation-based process sequences and the use of requirement-related alloying elements should enable the formation of the corresponding target microstructure and the production of high-alloy cast iron materials. Roll production can thus be carried out in a static, vertical casting process in a time- and cost-efficient manner.
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Development of an ultrasonic-assisted vacuum casting process for novel aluminum matrix composites suitable for large-scale production
Duration: 01.04.2015 to 30.09.2018
The development of a new casting process is intended to enable the substitution of conventional construction materials with lightweight composites for the automotive industry. The aim of the new process is the economical and reliable production of particle-reinforced aluminum matrix composites (AMC) for a continuous production process. The development of the plant and control technology for the production of particle-reinforced AMC components is the focus of the research. Process-relevant development steps include the introduction, embedding and homogeneous dispersion of the SiC-reinforced particles in the aluminum melt.
In order to prevent the floating effect of the porous particles with air bubbles, the particles should flow together with the molten aluminum under a fine vacuum. This improves the material properties and homogeneous particle dispersion and significantly shortens the required treatment time. The production of AMC alloys with a reinforcement content of 20% by volume is already technically possible today. However, the process to be developed here should enable the production of such composite components with a reinforcement content of 35% by volume for an economical series production process. At this point, the design as a continuous melt treatment using ultrasound already offers a major cost advantage and the highest process reliability for such aluminum matrix composites according to the current state of knowledge. The core elements of the new process are therefore the continuous melt treatment under a fine vacuum of 10-2 to 10-3 mbar and the targeted use of multiple ultrasonic sonotrodes. As a first application, the new process is to be tested on a pilot scale for the production of AMC brake disks as a lightweight alternative for hybrid and electric vehicles.
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Development of a process technology for quantitative, non-destructive 3D porosity assessment of light metal castings using industrial computed tomography in series production processes ("InCoPor")
Duration: 01.05.2015 to 30.04.2017
In the automotive industry, the advantages of light metal castings are used in particular for safety-relevant components and assemblies, whose fast, non-destructive and reliable assessment of strength-minimizing porosity is the most important quality parameter. The existing destructive (2D image analysis with micrographs) and non-destructive (X-ray testing, ultrasonic testing: only qualitative significance; computer tomography (CT): medical system technology, positioning options, measurement and evaluation times, processable data volumes) testing methods each have considerable disadvantages.
The aim of the research project is to develop a standardized three-dimensional process technology for component-specific optimized three-dimensional testing methodology using CT technology and the reproducible and standardized testing of the component areas defined as critical based on this. Once the project has been successfully completed, an automated and process-reliable 3D porosity assessment of light metal castings in i. O. and n. i. O. is to be carried out on the basis of the developed process technology. O. will take place.
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Development of new roll materials and material combinations as well as a reliable technology for manufacturing of composite rolls by centrifugal casting
Duration: 01.10.2014 to 31.01.2017
The increasing proportion of high-strength steels for the production of seamless precision tubes, wires and round profiles requires highly stressable forming tools, in particular rolls and roll rings, which must also meet the demands for energy and resource efficiency, long service life, low material costs with guaranteed hardness of the roll surface as well as high roll productivity and quality. At present, rollers are primarily manufactured statically as monolithic components by gravity casting, whereby the cost-intensive alloys are also used for the roller interior, which only fulfills mechanical support and force transmission functions. The aim of the research project is to develop new roll materials and material combinations as well as a process-reliable technology for the production of composite cast roll rings using the centrifugal casting process. Rolls with new material combinations (wear-resistant outer layers through partial substitution of cost-intensive alloys and ductile inner layers, connected by a material-locking transition layer) are to be developed. This should reduce material costs by up to 40 %.
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Development and implementation of an innovative large-scale mixer for homogeneous mixing of modern (especially inorganic) molding material systems
Duration: 01.01.2014 to 31.12.2015
Due to the unsuitability of currently available mixer systems for the homogeneous mixing of molding materials and the required additives, there is an increased demand for innovative self-cleaning mixer systems, especially in inorganic core production, which enable the preparation of difficult-to-mix molding material formulations in economically required quantities.
As part of the research project, the basic requirements for a homogeneous introduction of the necessary additives into the molding material are to be analyzed in close cooperation and modeled for the purpose of simulations to be carried out.
Furthermore, a prototype of an innovative mixer system is to be designed, constructed and implemented in terms of production technology via the intermediate step of a test mixer, whereby the individual components required are to be designed and manufactured by the project partner, the IFQ.
Finally, this prototype is to be used by the project partner to produce and examine core geometries under real conditions.
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Development of a new technology for targeted local component reinforcement by casting material-locking joints
Duration: 01.05.2012 to 30.04.2014
The automotive industry is striving to achieve lightweight constructions and energy savings, e.g. through downsizing, i.e. a reduction in vehicle weight and cubic capacity with a simultaneous increase in specific engine power. The result is higher (full load) mean pressures and a significantly increased energy turnover in the combustion chamber of the engine. Previous materials are therefore increasingly reaching their load limits. Possible solutions are local component reinforcements as a combination of materials in the same component, previously based on form-fit connections of the components.
The main disadvantages include limited performance parameters and different thermal expansions of the materials. The aim of the research project to increase engine efficiency is to develop a new technology for targeted local component reinforcement by casting thermally expansion-optimized material-locking joints. The aim is to develop suitable material combinations, adhesion promoters and corresponding application processes through extensive simulations and investigations into preheating processes and parameters.
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Ultrasonic casting technology for lightweight castings
Duration: 13.03.2012 to 31.03.2014
In the investigations at the Institute of Production Engineering and Quality Assurance at Otto von Guericke University Magdeburg, the treatment of light metal casting melts using high-energy ultrasonic vibrations showed not only a considerable reduction in porosity in the test specimens, but also other positive effects such as a reduction in the secondary dendrite arm spacing SDAS. The foundry-technologically innovative progress aimed at in this joint project, i.e. casting part tempering by ultrasonic casting melt treatment, is linked to the integration of ultrasonic technical aggregate complexes in industrial LM casting lines.
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Development of a method for CT-based continuous recording of the crystallization of light metal melts
Duration: 01.10.2011 to 28.02.2014
The aim is to develop a process that makes it possible to continuously observe, record and evaluate the crystallization processes during the solidification of molten light metals using computer tomography. The aim is to decipher the crystallization processes that take place in secret during the solidification of the molten metal and thus better understand and scientifically penetrate them. The scientific penetration and analysis of the crystallization processes enable the optimization of casting technology (mould filling, heat conduction, cooling, solidification) and the development of engineering algorithms that can be used in foundry practice. These make it possible to design the casting technology measures in such a way that very closely tailored mechanical component properties are created by means of very specific microstructural structures in the casting produced, so that light metal components can be manufactured to measure using casting technology.
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New technology for the reproducible determination of microstructure parameters in the casting of highly stressed aluminum castings ("Alu Guss Pro")
Duration: 01.01.2012 to 31.12.2013
Development of novel casting technological and metallographic examination and delimitation methods for the microstructures in the reproducible microstructure determination in aluminum gravity die casting, especially for highly stressed castings.
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Thermal optimization of an integrated exhaust manifold
Duration: 01.07.2011 to 31.12.2013
The aim of the joint project is the analysis, development and production of an optimized cylinder head with an integrated exhaust manifold. In coordination with Volkswagen AG, a reference cylinder head with an integrated exhaust manifold is selected as a reference basis for comparative investigations. A calculation model is created for this to evaluate the thermal and mechanical behavior. As a result of simulation calculations and simplified estimates, a thermal evaluation of the use of inlays will be carried out and an initial proposal or an alternative solution using cast-in components will be developed. At the same time, simplified test specimens are to be produced using promising materials and examined in detail with regard to the manufacturing possibilities and thermal suitability. Based on the results of the test bodies and the simulation, the four chairs will work closely together to ensure the feasibility of the design and, in particular, the casting technology and, together with Volkswagen AG, produce an initial test sample of a cylinder head. The selection of materials, the material bonding and the evaluation of the material pairing are also of particular importance. Furthermore, the modified manifold is to be optimized based on further simulations of the reference cylinder head and the previous investigations, including the results achieved on the first test sample.
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Inline computed tomography
Duration: 01.05.2011 to 31.12.2012
Inline computed tomography as an analysis tool in materials technology
Development of a method for the detection and evaluation of three-dimensional discontinuities in light metal components by using industrial computer tomography in typical production cycle times.
Analysis of the recorded discontinuities and their assessment with regard to static and dynamic component strength for classification into OK and NOK. parts.
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Entwicklung und Erprobung einer neuen Technologie zur schnellen Fertigung von hochwertigen Gussteilen, insbesondere aus Aluminiumlegierungen in Kleinst- und Kleinserien
Duration: 01.10.2010 to 31.10.2012
Zur Fertigung von Gussteilen mit geringen Massen und Abmessungen bei gleichzeitiger hoher Maßhaltigkeit und Oberflächengüte wird vorrangig das Feingießen (Wachsausschmelzverfahren) eingesetzt. Jedoch ist die Prozesskette aufwendig (10 Prozessschritte), die Produktionszeit lang und Gussfehler werden oft erst am Ende der Prozesskette bei der mechanischen Nachbearbeitung erkannt. Entwicklungsziel ist eine neue Technologie zur Herstellung des Ausschmelzmodells u.a. mittels Polyjet-Verfahren (3D-Printing) zur Gewährleistung einer hohen Oberflächengüte und Maßhaltigkeit. Gleichzeitig soll durch den veränderten Aufbau der Gießtraube in "Wabenbauweise" das Ausbrennvolumen deutlich reduziert werden. Die
Prozesskette wird dabei auf 6 Schritte verkürzt. Die Erprobung und Optimierung der Prozesskette erfolgt für die wesentlichsten handelsüblichen Aluminiumlegierungen. Die neue Technologie kann damit auch bei Kleinst- und Kleinserien hochwirtschaftlich eingesetzt werden.
Machbarkeitsuntersuchungen zur Erzeugung eines Hybridzylinderkopfes aus einem Gusseisenwerkstoff und einer Aluminiumlegierung
Duration: 01.10.2009 to 31.12.2011
Gegenstand des Projektes ist eine Machbarkeitsanalyse für die Erzeugung eines Hybrid-Zylinderkopfes bestehend aus einem Gusseisenwerkstoff und einer Aluminiumlegierung, mit dem Ziel, einen Zylinderkopf zu fertigen, welcher den für die Zukunft prognostizierten gesteigerten Belastungsanforderungen gerecht wird und eine avisierte spezifische Leistungssteigerung um ca. 75 % ermöglichen soll. Der Fokus hierbei liegt zunächst auf der Untersuchung der fertigungstechnischen Realisierbarkeit eines solchen Bauteils. Um die konstruktiven und fertigungstechnischen Herausforderungen dieser hybriden Konstruktionslösung zu erforschen und einen vorteilhaften Werkstoffverbund zu analysieren, wird gemäß dem Forschungsauftrag zunächst ein dem Zylinderkopf ähnelnder Demonstrator angefertigt, welcher derart gestaltet ist, dass sich die gewonnenen Ergebnisse auf eine Anwendung im Realbauteil Zylinderkopf übertragen lassen.
Einfluss der Ultraschallschmelzbehandlung auf die Eigenschaften der Aluminiumlegierungen
Duration: 05.11.2008 to 31.10.2011
In der heutigen Zeit steht Leichtbau mit möglichst hochfesten Werkstoffen im Mittelpunkt der Entwicklungen in der Gießereiindustrie. Automobil-, Luftfahrt- und Geräte-Industrie setzen die maßgeblichsten Impulse für innovative Fortschritte: leichtere Gussteile bei gleichbleibender Funktionalität. Die Beeinflussung von Leichtmetall-Gießschmelzen mittels hochenergetischen Ultraschall-Schwingungen hat sich als wirkungsvoll zu deren Entgasung sowie zur Verfeinerung der Gefügestruktur des Gussteils gezeigt.
Der die Gesamtheit der Ultraschall-Wirkung in der Gieß-Schmelze auslösende Grundeffekt ist die Herstellung der sogenannten entwickelten Kavitation. Es ist bekannt, dass der Kavitations-Effekt oft verbunden mit einer Explosion der Kavitations-Blasen durch akustische Geräusche, Schockwellen und Lichtemission begleitet ist. Ein Einfluss auf die Veredelung der eutektischen Al-Si-Phase, Kornfeinung der Primären α-Mischkristalle, Kapillareffekt Benetzung der Al2O3-Störpartikel in der Schmelze und Material-Homogenität wurden nachgewiesen.
Forschungs- und Entwicklungs-Ziele des Projektes sind:
- Aufdeckung des naturwissenschaftlichen Ultraschall-Effekts entwickelte Kavitation in Al-Gießschmelzen für Gussteile mit besonderen Leichtbau-Qualitäten praxisrelevanter Al-Gießlegierungen
- Ermittlung legierungs-theoretischer Parameter-Räume für ultraschall- technologische Prozessführung in der Al-Gießerei-Praxis
- Nachweisführung ultraschall-technologisch erreichbarer Wirkungen auf veränderte Gebrauchseigenschaften praxis-relevant ausgewählter Gieß-Legierungen Untersuchungsmethodik: Feinst-Messung erreichbarer Schmelze-Entgasung/Metalldichteerhöhung, mikro-optische und CT-analytische Strukturuntersuchung, Gieß- und Festigkeitseigenschaften
- Eröffnung human-medizinische Forschungen akustische Verlärmung durch Leistungs-Ultraschall am Arbeitsplatz (kooperativ-arbeitsmedizinische Beistellung der Otto-von-Guericke-Universität) / Vorbereitung Technologie-Zertifizierung.
- Aufschluss von Investoren-Interessen im Innovationsfeld Leichtbau-Guss-qualitäten / Personal-Innovationsqualifizierung.
Entwicklung und Erprobung eines energieeffizienten und produktiven Thermitschweißverfahrens
Duration: 01.05.2010 to 31.10.2011
Im Rahmen des Projektes wurden die Simulationsmodelle entwickelt, die den Prozessablauf des Thermit-Schweißens von Schienen grundlegend beschreiben. Mit Hilfe dieser Simulationsmodelle wurden das Eingießen von aluminothermisch erzeugtem Stahl, das Erstarren sowie das Abkühlen der Schweißverbindung beschrieben. Des Weiteren wurden anhand von experimentellen Untersuchungen, wie Thermoelementmessungen und die Thermographieaufnahmen während des Schweißprozesses, die entwickelten Simulationsmodelle validiert und verbessert. Auf Basis der durchgeführten Prozesssimulation des aluminothermischen Schweißens erfolgte die Berechnung der Form und der Abmessung der Schweißnaht und der Wärmeeinflusszone, sowie der Gefügebestandteile in der Schweißverbindung. Die Simulationsergebnisse wurden mit den aus den Schweißungen entnommenen und metallographisch präparierten Proben verglichen. Zwischen der Simulationsrechnung und den experimentellen Untersuchungen konnte eine gute Übereinstimmung festgestellt werden. Weitere Untersuchungen zielten auf die Vorhersage einiger der am häufigsten auftretenden Fehler in aluminothermischen Schweißungen, wie Bindefehler und Erstarrungslunker, aus den Ergebnissen der Prozesssimulation ab. Nach erfolgter Validierung wurde das entwickelte numerische Modell zur Optimierung der aluminothermischen Schweißtechnologie eingesetzt.
Wachstumskern AL-CAST: Einzelprojekt Entwicklung einer Methodik für eine anforderungs-, werkstoff- und fertigungsgerechte Gussteilgestaltung zur Verkürzung der virtuellen Produktentwicklung
Duration: 01.04.2006 to 31.08.2008
Ziel des Projektes ist die Schaffung der Voraussetzungen sowie der notwendigen Schnittstellen für die Einbeziehung der Fertigungssimulation in die festigkeitsorientierte Topologieoptimierung mit dem Ziel der Verkürzung der virtuellen Produktentwicklung, sowie die Berücksichtigung von werkstoff- und fertigungsrelevanten Aspekten und die Integration der Berechnung der mechanischen Eigenschaften in den frühen Phasen der virtuellen Bauteilentwicklung. Strategisches Ziel ist die Entwicklung einer Methodik für die Verkürzung der virtuellen Produktentwicklung, die Erschließung der relevanten Parameter der virtuellen Produktentwicklung für eine Verkürzung der Serienanlaufzeit, die Absicherung der Anforderungs-, Werkstoff- und Fertigungsgerechtheit bereits in der Phase der Bauteilkonstruktion zur Einsparung von Prototypen und die Anwendung der Methodik für Powertrain- und Strukturbauteile sowie zukünftig auf Gussteile der Luft- und Raumfahrt, Schienenfahrzeuge und hochwertige Sportgeräte.
Wachstumskern AL-CAST: Verbundprojekt Powertrain Teilprojekt Grundlagenuntersuchungen zu gradiert verstärkten Aluminium-Bauteilen für Hochleistungsdieselmotore der Abgasstufe EU 5
Duration: 01.09.2005 to 31.08.2008
Ziel des Projektes ist die Klärung der Phänomene bei der Bildung einer gradierten Schicht zwischen verstärkter Legierung und konventioneller Al-Legierung, der Aufbau der Materialstrukturen der Gradientenwerkstoffe im mikroskaligen Bereich mit erhöhter Reproduzierbarkeit und mikro-mechanismus-orientierte Einschätzung ihres Verhaltens, die Schaffung eines mathematisches Modells zur Berechnung der Eigenschaften derartiger Gradientenwerkstoffe und die Bereitstellung von Erkenntnissen zur Verarbeitung derartiger Gradientenwerkstoffe. Damit soll die Schaffung der Grundlagen für die Entwicklung neuer Sonderverfahren und -legierungen für die Herstellung von hochwertigen Al-Komponenten für Powertrainbauteilen mit gezielt lokal eingestellten Bauteileigenschaften (entsprechend den mechanischen und thermischen Anforderungen) und die Schaffung der Grundlagen für die zukünftige prozesssichere Fertigung von höchstbelasteten Automobilteilen, die den immer höheren Anforderungen (höher spezifische Leistung bei gleichzeitiger Gewichtsreduktion und verringerter Emission) entsprechen, realisiert werden.
Wachstumskern AL-CAST: Verbundprojekt Struktur Teilprojekt Theoretisches Konzept zur Ermittlung von dynamischen Festigkeitskennwerten für die Lebensdauerprognose von Gussbauteilen
Duration: 01.09.2005 to 31.08.2008
Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines theoretischen Konzeptes zur Berechnung von dynamischen Festigkeitskennwerten in Abhängigkeit vom sich ausbildenden (durch Gießprozess, Wärmebehandlung) lokal unterschiedlichen Gefügezustand (Dendritenarmabstand, Porositäten) und von den mechanischen Eigenschaften, sowie die Ableitung eines Berechnungsmodells und Implementierung (Programmierung, Verifikation, Erprobung) in ein Simulationssystem und damit Schaffung der Voraussetzungen zur Prognose der Lebensdauer aus den Ergebnissen einer Simulation. Damit soll die Modellentwicklung zur Prognose der dynamischen Kennwerte mit dem Ziel Alleinanbieter für dieses Berechnungsmodell zu sein realisiert werden. Weiterhin soll die Anwendung des neuen Simulationsmodells in der virtuellen Produktentwicklung zur Verkürzung der Produktentwicklungszeiten und -kosten sowie zur Reduzierung der Anzahl notwendiger Prototypen beitragen. Die Schaffung neuer Möglichkeiten zur anforderungs-, werkstoff- und fertigungsgerechten Konstruktion durch die Prognose der Lebensdauerkennwerte im frühen Stadium der Bauteilentwicklung, sowie die Anwendung des Berechnungsmodells für Powertrain- und Strukturbauteile und die zukünftige Erweiterung auf Gussteile der Luft- und Raumfahrt, Schienenfahrzeuge und hochwertige Sportgeräte sind die längerfristigen strategischen Zielstellungen des Vorhabens.
Grundlagenuntersuchungen zur quantitativen Bewertung der gießtechnologischen und mechanischen Eigenschaften von Al-Legierungen
Duration: 01.10.2005 to 30.09.2007
Die heutigen Anforderungen an die mechanischen Eigenschaften im Bereich der Automobilindustrie, besonders bei der Herstellung von Motorenteilen, wie beispielsweise Zylinderköpfe aus Al-Legierungen, werden immer höher. Die verwendeten Aluminium-Werkstoffe müssen unterschiedliche Belastungen ertragen. Für Bauteile, wie sie zum Beispiel im Motorbereich eingesetzt werden, sind hohe Anforderungen an die thermischen und mechanischen Eigenschaften gestellt. Neben der hohen Temperaturbeanspruchung steigen auch die Drücke in den Motoren.Die in der Serie verwendeten Werkstoffe bieten unterschiedliche Verwendungseigenschaften. Deshalb steht die Frage, ob bekannte aber nicht genutzte Aluminiumlegierungen mit besseren mechanischen Eigenschaften verwendet werden können. Diese Legierungen haben zwar höhere mechanische Eigenschaften, sind aber aus Sicht der Gießer schlecht zu vergießen oder zu verarbeiten. Deswegen geht es im Projekt um eine quantitative Bewertung der gießtechnologischen und mechanischen Eigenschaften der verschiedenen Al-Gusslegierungen.Als quantitatives Bewertungsmittel für die gießtechnologischen Eigenschaften wird ein Gießindex G entwickelt.
Verbesserung der Hochtemperatureigenschaften von Alu-Legierungen
Duration: 01.08.2004 to 30.07.2006
Das Vorhaben ordnet sich als 6. Teilprojekt in das Leitprojekt Komplett bearbeiteter und montierter Zylinderkopf einschließlich Zylinderkurbelgehäuse ein. Es führt die Arbeiten des ersten Teilprojektes Grundlagen Werkstoffe und Verfahren fort, indem es die Untersuchungen zur Wärmebehandlung erweitert. Um den Prozess der Zylinderkopffertigung wirtschaftlicher zu gestalten, ist es sinnvoll, die Wärmebehandlung zu minimieren bzw. einzusparen.Durch die Bearbeitung der beiden Problemstellungen Verbesserung der Kaltaushärtbarkeit von Aluminiumlegierungen und Verbesserung der Hochtemperatureigenschaften durch legierungstechnische Maßnahmen werden die Grundlagen für die Effektivierung des Fertigungsprozesses bei der Zylinderkopfherstellung bei gleichzeitiger Verbesserung von Aluminiumwerkstoffen gelegt.Die gewonnenen Erkenntnisse können für alle Realbauteile der Bauteilgruppe Zylinderköpfe für Pkw-Motore bzw. für alle Bauteile aus wärmebehandelten Aluminiumlegierungen angewendet werden.
Entwicklung eines Standardprüfverfahrens zur Charakterisierung der Einsatzmöglichkeiten von Dauerformenwerkstoffen
Duration: 15.12.2003 to 15.06.2006
Die wissenschaftliche Zielstellung besteht in der Entwicklung eines Standardprüfverfahrens auf Basis der Thermoschockbeanspruchung zur Ermittlung der Einsatzmöglichkeiten von Formwerkstoffen für Druckgießformen verschiedener Ausführungen.Durch die Entwicklung des Standardprüfverfahrens sollen die zu untersuchenden Werkstoffe beansprucht und ihre Thermoschockbeständigkeiten verglichen werden. Für den Bezug zu realen Druckgießformen werden verschiedene Probenformen unter Berücksichtigung unterschiedlicher Druckgießformkonturen abgeleitet. Dazu werden verschiedene Druckgießformen simuliert und nach den auftretenden Beanspruchungshöhen in drei Klassen eingeteilt. Je Klasse wird eine Probenform mit an den realen Formen vergleichbaren Beanspruchungshöhen entwickelt. Durch die Beanspruchung der drei Probenformen sollen erweiterte, innovative Parameter zur Abschätzung der zu erwartenden Standzeiten der Werkstoffe beim Einsatz als Druckgießformen ermittelt werden. Mit den ermittelten Parametern soll eine Beziehung zwischen den auftretenden Beanspruchungen, der Thermoschockbeständigkeit und der zu erwartenden Standzeit abgeleitet werden. Die Rissbewertungsmethode auf Basis des Bildverarbeitungsprogramms wird bei der Versuchsauswertung weiterentwickelt.
Leitprojekt komplett bearbeiteter und montierter Zylinderkopf - Teilprojekt 1: Grundlagenuntersuchung, Werkstoffe und Verfahren
Duration: 01.01.2001 to 31.12.2004
Leitprojekt komplett bearbeiteter und montierter Zylinderkopf - Teilprojekt 1: Grundlagenuntersuchung, Werkstoffe und Verfahren.
Grundlagenuntersuchung zu Werkstoffen und Verfahren- InnoRegio Mahreg
Duration: 01.08.2001 to 31.07.2004
Grundlagenuntersuchung zu Werkstoffen und Verfahren- InnoRegio Mahreg.
Entwicklung der wissenschaflichen Grundlagen der mechanischen Stabilität und Festigkeit von gegossenen Gradientenwerkstoffen
Duration: 01.07.2001 to 30.06.2004
Entwicklung der wissenschaflichen Grundlagen der mechanischen Stabilität und Festigkeit von gegossenen Gradientenwerkstoffen.
Mechanische Stabilität und Festigkeit von gegossenen Gradientenwerkstoffen
Duration: 01.07.2001 to 30.06.2004
Mechanische Stabilität und Festigkeit von gegossenen Gradientenwerkstoffen.
Untersuchungen zum Duktilitäts- und Festigkeitsverhalten ausgewählter Legierungen bei hohen Deformationsgeschwindigkeiten
Duration: 01.04.2001 to 30.06.2004
Untersuchungen zum Duktilitäts- und Festigkeitsverhalten ausgewählter Legierungen bei hohen Deformationsgeschwindigkeiten.
Untersuchung zum Duktilitäts- und Festigkeitsverhalten ausgewählter Al- und Mg-Legierungen bei hohen Deformationsgeschwindigkeiten
Duration: 01.04.2001 to 30.06.2004
Untersuchung zum Duktilitäts- und Festigkeitsverhalten ausgewählter Al- und Mg-Legierungen bei hohen Deformationsgeschwindigkeiten.
Grundlagen für das Hydro-Impuls-Umformen von Blechen
Duration: 01.07.2002 to 20.06.2004
Grundlagen für das Hydro-Impuls-Umformen von Blechen.
Entwicklung eines bauteilangepassten Prüfwerkzeuges für die Blechumformung
Duration: 01.04.2003 to 31.03.2004
Entwicklung eines bauteilangepassten Prüfwerkzeuges für die Blechumformung.
Intelligente Werkzeuge für die wirtschaftliche Erzeugung....WESPRO
Duration: 01.03.2001 to 29.02.2004
Intelligente Werkzeuge für die wirtschaftliche Erzeugung….WESPRO.
Durchführung von Analysen und Untersuchungen zur Wirkung von Kühl- und Schmiervorgängen in den Kontaktbereichen beim Zerspanen
Duration: 01.01.2003 to 31.12.2003
Durchführung von Analysen und Untersuchungen zur Wirkung von Kühl- und Schmiervorgängen in den Kontaktbereichen beim Zerspanen.
Untersuchungen zur Prozeßstabilität des Umformens von Bauteilen aus Al-Legierungen für die Automobilindustrie
Duration: 01.06.2002 to 31.12.2003
Untersuchungen zur Prozeßstabilität des Umformens von Bauteilen aus Al-Legierungen für die Automobilindustrie.
Komplexe Qualitätsbewertung von Aluminiumguss- EFRE 221800100006/50
Duration: 01.09.2001 to 31.08.2003
Komplexe Qualitätsbewertung von Aluminiumguss- EFRE 221800100006/50.
Entwicklung eines hochproduktiven Verfahrens zum Gießen von Zylinderköpfen in verlorenen Formen
Duration: 01.01.2000 to 31.12.2002
Entwicklung eines hochproduktiven Verfahrens zum Gießen von Zylinderköpfen in verlorenen Formen.
Hydro-Impuls-Umformen von Blechen
Duration: 01.07.2001 to 30.06.2002
Hydro-Impuls-Umformen von Blechen.
Spannungsmessungen und- simulation an Gußteilen
Duration: 01.01.2001 to 31.12.2001
Spannungsmessungen und- simulation an Gußteilen.
Innovative Gießereien Wertschöpfungskette in indirekten Bereichen - Schwerpunkt: Rationalisierung der Arbeitsvorbereitung
Duration: 01.04.1998 to 31.01.2000
Innovative Gießereien Wertschöpfungskette in indirekten Bereichen - Schwerpunkt: Rationalisierung der Arbeitsvorbereitung.
Ermittlung thermophysikalischer Stoffdaten für die Simulation von thermischen Prozessen
Duration: 01.09.1997 to 31.08.1999
Ermittlung thermophysikalischer Stoffdaten für die Simulation von thermischen Prozessen.
Erarbeitung formenbautechnologischer Wissenbasen
Duration: 01.01.1997 to 31.10.1998
Erarbeitung formenbautechnologischer Wissenbasen.
Untersuchungen auf dem Gebiet der Umfortechnik, speziell Qualistätssicherung im Bereich Kernfertigung
Duration: 01.05.1997 to 30.04.1998
Untersuchungen auf dem Gebiet der Umfortechnik, speziell Qualistätssicherung im Bereich Kernfertigung.
Entwicklung eines flexiblen Spannsystems für Blechteile für den Einsatz auf Koordinatenmeßgerätn (Flexible Säure)
Duration: 01.10.1997 to 31.03.1998
Entwicklung eines flexiblen Spannsystems für Blechteile für den Einsatz auf Koordinatenmeßgerätn (Flexible Säure).