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Vortrag (20 Min., 5 Min. Diskussion, 5 Min. Raumwechsel)

Prozesssignaturen - Ein neuartiger Ansatz zur gezielten Einstellung von Randzoneneigenschaften in der Fertigung

Wednesday (18.09.2019)
16:30 - 17:00 Uhr Gartensaal
Bestandteil von:


Für die Funktionseigenschaften von hochbeanspruchten Bauteilen sind neben den geometrischen Eigenschaften (z.B. Lage-, Maß- und Formtoleranzen) vor allem die stofflichen Eigenschaften (Eigenspannungen, Härte, Gefüge, chemische Zusammensetzung, etc.) der Bauteilrandzone von zentraler Bedeutung. Stand der Technik ist es, die geometrischen Eigenschaften in den vorgegebenen Toleranzen mit den Verfahren der Fertigungstechnik prozesssicher zu erzeugen. Dagegen war und ist es bis heute nicht möglich, die stofflichen Eigenschaften der Randzone prädiktiv und gezielt wissensbasiert in Fertigungsprozessen einzustellen bzw. ausgehend von einem erwünschten Randzonenzustand auf die einzusetzenden Fertigungsprozesse sowie die Auswahl der Stell- und Systemgrößen in den Prozessen zu schließen (Inverses Problem bei der Auslegung von Fertigungsprozessen). Üblich ist es, in vergleichsweise aufwändigen Versuchsreihen den Einfluss von Stell- und Systemgrößen auf die resultierenden Randzoneneigenschaften systematisch zu erfassen und auf dieser Basis die Fertigung zu optimieren. Die kausalen Zusammenhänge zwischen den während des Prozesses wirkenden Beanspruchungen in der Werkstückrandzone wie z.B. Spannungen, Temperaturen sowie deren zeitliche und räumliche Gradienten und den resultierenden Werkstoffmodifikationen, also den Veränderungen der stofflichen Eigenschaften, werden dabei außer Acht gelassen. Die Folge ist, dass die Korrelationen zwischen Stell- und Systemgrößen und den resultierenden Werkstoffmodifikationen nur sehr begrenzt verallgemeinerbar und nutzbar sind. Mit Hilfe so genannter Prozesssignaturen wird diese Problematik angegangen, indem die Werkstoffmodifikationen der Werkstückrandzone mit den auf den Werkstoff wirkenden Beanspruchungen während des Prozesses erfasst werden. Dadurch soll es möglich werden, wissensbasiert die Randzoneneigenschaften eines Werkstücks gezielt in Fertigungsprozessen oder in Prozessketten einzustellen. Im dem Beitrag werden die Wege zur systematische Erarbeitung von Prozesssignaturen sowie der aktuelle Stand der Kenntnisse zu Prozesssignaturen präsentiert und wissenschaftlich diskutiert. Darüber hinaus werden die Anwendung von Prozesssignaturen zur Lösung des inversen Problems bei der Auslegung von Fertigungsprozessen exemplarisch erläutert und abschließend die aktuelle Forschung zur Weiterentwicklung von Prozesssignaturen vorgestellt.

Sprecher/Referent:
Dr. Jens Sölter
Leibniz-Institut für Werkstofforientierte Technologien – IWT
Weitere Autoren/Referenten:
  • Prof. Dr. Bernhard Karpuschewski
    Leibniz-Institut für Werkstofforientierte Technologien - IWT
  • Prof. Dr. Ekkard Brinksmeier
    Leibniz-Institut für Werkstofforientierte Technologien - IWT