Gesteuerter fest-flüssig Übergang beim Gießwalzen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Welf-Guntram Drossel; Professor Dr.-Ing. Ulrich Prahl
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren ; Metallurgische, thermische und thermomechanische Behandlung von Werkstoffen
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 424337584

Bei Umformprozessen wirkt das Werkzeug auf das Werkstück hochgradig nichtlinear, zeitlich und örtlich verteilt. Existierende Regelungsmodelle und Gleichungen können nicht die Schwankungen aufgrund des Umformprozesses berücksichtigen, wie z.B. Legierungszusammensetzung, Umformgeschwindigkeitsschwankungen, Temperatur u.ä. Als beispielhaften umformtechnischen Prozess wird das Gießwalzen von Magnesiumlegierungen verwendet, bei dem in der Prozesszone vor der Umformung noch ein Urformprozess stattfindet. Das Gießwalzen ist infolge der freien Oberflächen zwischen Düse und Walzen sowie der a-priori unbekannten Lage und Form des Erstarrungsbereiches ein freies Randwertproblem und als Prozess metastabil. Regelungstechnisch und, infolge fehlender belastbarer Messdaten, modelltechnisch ist das Gießwalzen in Verbindung zu den daraus resultierenden Werkstoffeigenschaften nur teilweise verstanden bzw. evaluiert. Messtechnische und modelltechnische Unsicherheiten sind durch das Fehlen von Messdaten insbesondere für die Lage und Form des Erstarrungsbereiches beim Gießwalzen gegeben und sollen im vorliegenden Projekt durch eine neu zu entwickelnde in der Walze integrierte Sensorik beseitigt werden. Die Mikrostruktur und die finalen Bandeigenschaften können momentan zu keinem Zeitpunkt der Umformung im gesamten Werkstoff erfasst werden. Damit können nicht alle Störungsfaktoren im Modell Berücksichtigung finden. Die Unsicherheiten, die einer robusten, eigenschaftsbasierten Regelung des Gießwalzprozesses im Wege stehen, sollen nunmehr durch quantitative Erfassung von Spannungszustand sowie Temperatur bzw. Wärmestrom im Gießwalzspalt beseitigt werden. Es müssen werkstoff- und messtechnisch robuste Messsysteme und Softsensoren entwickelt werden, die bei dynamischen Messungen zuverlässig den mikrostrukturellen Zustand aus messbaren Größen schätzen lassen. Aus der Zusammenarbeit wird ein grundlegender Erkenntnisgewinn über die Gestaltung resilienter, mikrostruktur- und eigenschaftsgeregelter Umformprozesse erwartet.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2183: Eigenschaftsgeregelte Umformprozesse
• Mitverantwortliche: Privatdozent Dr.-Ing. Matthias Schmidtchen; Dr.-Ing. Madlen Ullmann