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Fertigungs- und Werkstofftechnik (FWT)

Motivation und Ziele

Die Entwicklung neuer Produkte ist eine zentrale Ingenieursaufgabe, die zunehmend nur noch interdisziplinär zwischen Produktentwicklung, Produktion und Werkstofftechnik zu bewältigen ist. Dies hat seine Ursache darin, dass in der Entwicklung geforderte Bauteileigenschaften durch die einzelnen Bearbeitungsschritte vom Rohstoff bzw. Halbzeug bis hin zum fertigen Bauteil in erheblichem Ausmaß beeinflusst werden.
Angesichts des hohen Entwicklungsstands verfügbarer Prozesse wird in den damit verknüpften Fragestellungen ein vorrangiges Themenfeld für die Forschungsarbeiten in der Fertigungstechnik gesehen. Die vorrangige Aufgabenstellung des Bereichs Fertigungs- und Werkstofftechnik ist die Entwicklung und Optimierung von Prozessen und Prozessketten der Fertigungs- und Werkstofftechnik unter Einschluss der fertigungsbedingten Bauteileigenschaften. Um diese Aufgabenstellung zu bearbeiten, untergliedert sich der Bereich Fertigungs- und Werkstofftechnik in zwei Themenfelder.


Ansprechpartner:
Prof. Dr.-Ing. habil. Volker Schulze
Dr.-Ing. Frederik Zanger


 Mitarbeiter Fertigungs- und Werkstofftechnik
Prozesse Surface Engineering

Fertigungsprozesse

  • Zerspanung (Drehen, Bohren, Fräsen)
  • Verzahntechnik (Wälzschälen, Räumen), Gewinde-Wirbeln
  • Mikrobearbeitung (Fräsen, EDM, Laser)
  • Additive Fertigung (LBM, SLA)
  • Wärme- und Oberflächenbehandlung (Kombinationsprozesse, Stream Finishing)

Prozessführung und -simulation

  • Kühlschmierkonzepte
  • In-Prozess-Kontrolle
  • Simulation von Prozessen und- ketten

Bauteilrandzonen

  • Topographie
  • Gefüge
  • Eigenspannungen
  • Verfestigung
  • Simulation der Bauteilzustände

Bauteilverhalten

  • Schwingende Beanspruchung
  • Tribologische Beanspruchung
  • Simulation des Bauteilverfahrens

 

Forschungsprojekte:

Taumelfräsen
Optimiertes Taumelfräsen zur Steigerung der Prozesseffizienz und Bearbeitungsqualität bei der FVK-Bearbeitung
M.Sc. Jannis Langer
01.06.2019 -
31.05.2021
DFG SPP 2086: Oberflächenkonditionierung in der Zerspanung
Intelligentes Sensorsystem zur störgrößeninvarianten Konditionierung von Eigenspannungszuständen bei der Zerspanung von Ti-6Al-4V
M.Sc. Stephan Dehen
01.01.2019 -
31.12.2019
DFG SPP 2086: Oberflächenkonditionierung in der Zerspanung
Prozessintegrierte Softsensorik zur Oberflächenkonditionierung beim Außenlängsdrehen von 42CrMo4
M.Sc. Benedict Stampfer
01.07.2018 -
30.06.2021
DFG SPP 2086: Oberflächenkonditionierung in der Zerspanung
Verschleißkompensierende Einstellung von nanokristallinen Randschichtzuständen mittels ortsaufgelöster Temperatur- und Verschleißmessung
M.Sc. Germán González
01.06.2018 -
31.05.2021
Fertigung optimierter technischer Oberflächen durch eine Verfahr
Ausgangslage: Steigender Innovationsbedarf, sowie die Notwendigkeit bei steigender Leistungsfähigkeit der Bauteile zeit- und kosteneffiziente Prozesse zu etablieren, erfordern das Suchen nach neuen Fertigungsstrategien in Form von Prozessen und Prozessketten. In diesem Kontext spielt die mechanische Oberflächenbehandlung am Ende der Prozesskette eine entscheidende Rolle. Besonders die effiziente Kombination aus Randschicht-optimierenden und Oberflächen funktionalisierenden Prozessen stellt ein innovationsbehaftetes Forschungs- und Endwendungsnahes Feld in der Produktionstechnik dar. Ziel: Ziel des Forschungsvorhabens ist die Auslegung einer effizienten Prozessstrategie für die Verfahrenskombination aus Laserablation und Stream Finishing zur Fertigung optimierter technischer Oberflächen bezüglich der Bauteillebensdauer am Beispiel eines hydrodynamisch geschmierten Gleitlagers. Bei der Kombination der Verfahren sind deren Wechselwirkungen miteinander und die daraus resultierenden Bauteilzustände in der Randschicht von elementarer Bedeutung. Das Potentzial der Lebensdauersteigerung eines Gleitlagers durch den Einsatz von Mikrostrukturen und Randschichteinflüssen soll im Rahmen des geplanten Vorhabens verifiziert und das Mechanismenverständnis für die Verfahrenskombination erarbeitet werden. Für die Untersuchungen sind neben der Oberflächentopografie, den Eigenspannungs- und Verfestigungstiefenverläufe in der Randschicht auch die tribologischen Eigenschaften des Gleitlagers von Interesse. Vorgehen: Zunächst werden in Analogieversuchen an einfachen Geometrien die Prozessstrategien für das Stream Finishing und die Laserablation ermittelt. Hierbei ist die Kenntnis über die Einflüsse der einzelnen Verfahren auf die Randschicht und Oberflächeneigenschaften im Fokus der Untersuchungen. Aus dem generieten Wissen über das tribologische Verhalten sowie Eigenspannungsverläufe der Randschicht wird eine Bearbeitungsstrategie für die Gleitlagerwelle erarbeitet. Die Vorteile der Bearbeitungsstrategie werden an einem Gleitlagerwellenprüfstand anhand einer ideal bearbeiteten Demonstrator-Welle validiert. Ziel hierbei ist nicht nur die optimale Bearbeitungsreihenfolge sondern auch der Übertrag der Prozesskette auf komplexere Geometrien.
Jan Philipp
01.05.2018 -
30.04.2021
Think Tank
Der Think-Tank soll den effizienten Umgang mit Ressourcen in der Produktion antreiben.
M.Sc. Jannis Langer
01.01.2018 -
31.12.2021
DFG GRK 2078: International Research Training Group CoDiCoFRP
Integrierte Entwicklung kontinuierlich-diskontinuierlich langfaserverstärkter Polymerstrukturen
M.Sc. Jannis Langer
01.04.2015 -
31.03.2024
Komplementärzerspanung
Simulationsgestützte Analyse eines in den Zerspanungsprozess integrierten Oberflächenverfestigungsverfahrens zur gezielten Erzeugung nanokristalliner Randschichten
Michael Gerstenmeyer
01.08.2013 -
31.12.2020
Graduiertenkolleg 1483
Prozessketten in der Fertigung: Wechselwirkung, Modellbildung und Bewertung von Prozesszonen
Dr.-Ing. Frederik Zanger
01.04.2012 -
30.09.2017

Ausgewählte Themen des Forschungsbereichs Fertigungs- und Werkstofftechnik