Projektbereich D: Werkstoff- und Bauteilverhalten

Im Projektbereich D "Werkstoff- und Bauteilverhalten" werden Mikrobauteilzustände charakterisiert und mikromechanische Kennwerte sowie tribologische Eigenschaften ermittelt. Damit sind über Prozess-Gefüge-Eigenschafts-Beziehungen Optimierungsansätze für die Herstellprozesse aufzeigbar und entscheidende Beiträge zu einem Dimensionierungskonzept für miniaturisierte Bauteile möglich. Der Projektbereich D beschäftigt sich hierbei mit drei Hauptarbeitsgebieten: Erstens wird die zur Charakterisierung der Mikro- Werkstoff- und Bauteilzustände notwendige Mess- und Prüftechnik erarbeitet. Zweitens wird diese gemeinsam mit den abformenden Teilprojekten bei der Analyse der Prozess-Gefüge-Eigenschafts-Beziehungen zur Abschätzung des Einflusses von Prozessgrößen auf den Bauteilzustand sowie des Einflusses des Bauteilzustands auf die Bauteileigenschaften bei mechanischer und tribologischer Beanspruchung angewandt. Drittens wird gemeinsam mit dem Projektbereich A "Entwicklung" ein mikrospezifisches Dimensionierungskonzept zur Bauteilauslegung erarbeitet. Zusätzlich werden in Hinblick auf das Mikropulverspritzgießen tribologische Untersuchungen an mikrostrukturierten Formeinsätzen durchgeführt.
Als einer der ersten Arbeitsschritte wurde die Werkstoffauswahl für die Demonstratorkomponenten durchgeführt. Gleichzeitig gelang es, die Prüftechnik zur Zustandscharakterisierung, zur Ermittlung mechanischer Eigenschaften bei quasistatischer sowie zyklischer Biege- bzw. Zugbeanspruchung und zur Ermittlung tribologischer Eigenschaften bei Gleit- bzw. Wälzbeanspruchung zu entwickeln und aufzubauen. Damit war es möglich, erste Bewertungen des Einflusses von Prozessparametern auf Zustand und Eigenschaften von Mikrobauteilen vorzunehmen. Darüber hinaus wurden Modelluntersuchungen zum Verschleißverhalten mikrozerspanend hergestellter Formeinsätze während des Mikropulverspritzgießprozesses durchgeführt.
Diese Arbeiten wurden von einer intensiven fachlichen Diskussion innerhalb des gesamten Bereichs D begleitet. Die Gefügecharakterisierung in TP D1 stellte dabei eine wichtige Grundlage für die wissenschaftliche Durchdringung der Versuchsergebnisse in TP D2 und D3 dar. Mit den abformenden und konstruktiven Teilprojekten der anderen Bereiche erfolgte ein enger bilateraler Austausch und eine regelmäßige Diskussion der aktuellen Ergebnisse sowie die Abstimmung des weiteren Vorgehens in den Arbeitskreisen Qualitätssicherung, Fertigung der Formeinsätze, Werkstoffe und Simulation.
Insbesondere die Erarbeitung von Prozess-Gefüge-Eigenschafts-Beziehungen hätte ohne die enge interdisziplinäre Zusammenarbeit mit den abformenden Teilprojekten nicht angegangen werden können. Das Zusammenwirken des Projektbereiches D mit den konstruktiven Teilprojekten ist zwingende Voraussetzung für die Erstellung eines Dimensionierungskonzeptes für Mikrobauteile.

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