Umformtechnische Wiederaufbereitung metallischer Späne durch Sintern und Schmieden

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Bernd-Arno Behrens
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 215349600

Jährlich werden in Deutschland ca. 650.000 Tonnen recyceltes Aluminium (Sekundäraluminium) dem Kreislauf zurückgeführt. Der unwiderrufliche Rohstoffverlust, bedingt durch das unsachgemäße Einschmelzen von Spänen, ist jedoch erheblich. Bei einem fiktiven Spananteil von nur 10 % ergibt sich bereits ein potenzielles Bauteilvolumen von 65.000 Tonnen für die direkte schmiedetechnische Umformung.Der vorliegende Nachfolgeantrag hat das Ziel Strukturbauteile aus Aluminiumspänen mittels direktem Recycling herzustellen. Aufbauend auf den Ergebnissen der ersten Förderperiode soll in einer neu auszulegenden Schmiedevorstufe mit n-Zwischenstufen, mittels multiaxialen Schmieden (MAS), ein Mindestumformgrad definiert und in das Bauteil eingebracht werden. Durch das geplante multiaxiale Schmieden im geschlossenen Gesenk sollen Materialausbrüche vermieden und randnahe Poren effektiv durch Gegendruck geschlossen werden. Die thermo-mechanische Prozessführung kontrolliert die Gefügeausbildung bei jeder Iteration und trägt somit zur Optimierung der mechanischen Eigenschaften bei. Ist ein hinreichender Verbund erreicht worden, so wird in der nachfolgenden Fertigstufe, welche als Gesenkschmiede- sowie Fließpressprozess (VVFP) ausgelegt werden soll, ein massivumformtypisches Aluminiumbauteil gefertigt. Die Durchführung einer prozessintegrierten Wärmebehandlung soll zusätzlich die resultierenden mechanischen Eigenschaften optimieren sowie die Prozesseffizienz steigern. Das Ziel ist eine maximale Annäherung der resultierenden Bauteileigenschaften an denen eines Kompaktwerkstoffes.Ein derartiges Vorhaben wurde in der Form noch nicht untersucht und grenzt sich somit hinreichend von bestehenden SPD Verfahren, oder dem kontinuierliche Strangpressen von Aluminiumspänen deutlich ab. Ein weiteres Unterscheidungsmerkmal zu bestehenden Untersuchungen ist die Realisierung hoher Umformgeschwindigkeiten mittels multiaxialer Umformung im geschlossenen Gesenk. Hierdurch lassen sich Erholungs- und Rekristallisationsvorgänge, die zu einem unerwünschten Kornwachstum führen, unterbinden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen