ReCIMP – Research Center for Industrial Metal Processing

Leitung   Dr.-Ing. Sebastian Wernicke

Die seit nunmehr sieben Jahren etablierte Kooperation mit dem internationalen Automobilzulieferer Faurecia wurde auch im Jahr 2020 erfolgreich fortgesetzt. In dem „Research Center for Industrial Metal Processing“ (ReCIMP) kooperiert das IUL mit den Faurecia-Sparten „Automotive Seating“ und „Clean Mobility“ in vielfältigen Projekten im Bereich innovativer Metallumformverfahren. Übergeordnete Zielsetzung jedes Projekts ist die Verbesserung und Vertiefung von Grundlagenwissen der betrachteten Prozesse und Prozessketten. Außerdem liegt ein Schwerpunkt auf der Identifikation und Untersuchung neuer wissenschaftlicher Forschungsrichtungen im Bereich Fertigungstechnik. Die Kooperation mit anderen Industrieunternehmen und Forschungseinrichtungen zum Aufbau eines Kompetenznetzwerks ist dabei ein willkommener Nebeneffekt. Außerdem fördert die Kooperation des IUL mit Faurecia auch eine praktische Zusammenarbeit an den verschiedenen Standorten des Unternehmens.

Strukturell sind die einzelnen ReCIMP-Projekte den folgenden sechs Schwerpunktbereichen zugeordnet:

• Erweiterung der Formänderungsgrenzen,
• Charakterisierung hochfester Stahlgüten,
• alternative Produktionsmethoden,
• flexible Produktion,
• Leichtbaustrukturen sowie
• Verarbeitung von Rohrhalbzeugen.

Die Projektbearbeitung erfolgt dabei themenspezifisch durch Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der verschiedenen IUL-Abteilungen. Das Advisory Board des ReCIMP diskutiert regelmäßig die Fortschritte in den einzelnen Projekten sowie die Gesamtausrichtung des Forschungszentrums. Die nachfolgende Abbildung gibt einen Überblick über die im Jahr 2020 bearbeiteten Projekte.

Unterstützung erfahren die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter durch zahlreiche studentische Hilfskräfte und Studierende, die Projekt- oder Abschlussarbeiten in den Projekten anfertigen. Seit Gründung des Forschungszentrums waren bereits weit mehr als 60 Studierende in ReCIMP-Projekte involviert; für mehrere aktuelle wissenschaftliche Angestellte des IUL war eine Abschlussarbeit in ReCIMP der Einstieg in die wissenschaftliche Karriere. Allein im Jahr 2020 wurden sechs Projekt-, Bachelor- und Masterarbeiten im Forschungszentrum verfasst.

Besonders wirkungsvoll zeigt sich die Kooperation, wenn aus den zunächst innerhalb des Forschungszentrums bearbeiteten Forschungsthemen grundlegende Fragestellungen und Forschungsfelder für drittmittelgeförderte Forschungsprojekte entstehen – wie bereits mehrfach geschehen in den letzten Jahren.

Im Jahr 2020 bearbeitete Forschungsprojekte

Im Bereich der Charakterisierung moderner Stahlwerkstoffe wurden im Jahr 2020 die Untersuchungen zur Bewertung der globalen und lokalen Umformbarkeit fortgesetzt. Je nach Fertigungsprozesskette ist eine der beiden Eigenschaften wichtiger als die andere. Allerdings gibt es auch Fälle, in denen gerade ein ausgewogenes Verhältnis der globalen und lokalen Umformbarkeit von Interesse ist. Die messtechnische Bestimmung der Kenngrößen erfordert neue Ansätze und wurde in dem Projekt „Globale und lokale Duktilitätsanalyse von hochfesten Stählen und rostfreien Edelstählen“ anhand diverser Güten für Anwendungen aus den Bereichen „Sitztechnologie“ und „Abgasstrang“ untersucht.

Anlässlich der zunehmenden politischen Bestrebungen zur Reduzierung von CO2-Emissionen startete im Jahr 2020 ein neues Projekt mit einem Fokus auf Emissionen in umformtechnischen Prozessketten. In dem Projekt „Green Manufacturing“ werden zunächst zukünftige politische und industrielle Bestrebungen sowie absehbare Entwicklungen analysiert. Am Beispiel zweier umformtechnischer Prozessketten werden zudem die Emissionen der Teilprozesse aufgeschlüsselt und das jeweilige Einsparpotenzial ermittelt. Aktuelle Arbeiten in diesem Projekt fokussieren einen analytischen Berechnungsansatz, um eine zukünftige Vorhersage der zu erwartenden CO2-Emissionen bereits bei der Bauteil- und Prozessauslegung treffen zu können.

Im Projekt zur „umformtechnischen Herstellung von Bauteilen mit einer Wandstärke kleiner als 0,8 mm“ liegt in diesem Jahr der Fokus auf der Bestimmung der Formänderungsgrenzen von strukturierten Blechen. Die Kenntnis dieser Formänderungsgrenzen ist essenziell für die numerische Prozessauslegung. Als wesentliche Herausforderung konnte in diesem Projekt die lokale Dehnungsmessung bei konventionellen Charakterisierungsverfahren identifiziert werden (vgl. Kap. 2.4.12). Aufgrund der Blechstruktur tritt die Rissinitiierung zum Teil nicht in dem betrachteten Probenbereich auf, sodass die gewünschte Grenzformänderungskurve nur eingeschränkt ermittelt werden kann.

Neben Blechhalbzeugen werden insbesondere im Abgasbereich Rohrhalbzeuge eingesetzt. Aus Gründen der optimalen Bauraumausnutzung kommen dabei vermehrt nicht-runde Rohre zum Einsatz. Im Projekt „Gestaltvorhersage und Verbesserung beim Weiten von nicht-runden Rohren“ wurde ein numerisches Modell des Umformprozesses erstellt und für verschiedene Geometrien experimentell validiert. Die Herausforderung dieses Projektes bestand in der angemessenen Berücksichtigung unbekannter bzw. variabler Prozessparameter. Derzeit wird der nachfolgende Füllvorgang umgeformter Rohre betrachtet (vgl. Kap. 2.2.9). Erst dieser Füllvorgang macht aus den umgeformten Rohren eine Abgaskomponente. Hierbei wird eine steife Keramik mit einem weichen Werkstoff ummantelt und in das Rohr eingebracht. So ergibt sich eine weitere Gestaltänderung der Rohrkomponente. Aktuell werden verschiedene Ansätze zur numerischen Beschreibung des Füllvorganges untersucht. Ziel ist es, die weitere Gestaltänderung durch den Füllvorgang sowie die Lastverteilung, welche auf der sensiblen Innenkomponente wirkt, vorherzusagen.