Lehrstuhl für Fertigungstechnologie, Universität Erlangen-Nürnberg



Erweiterung der Formgebungsgrenzen von Aluminiumblechwerkstoffen durch eine lokale, lasergestützte Wärmebehandlung in mehrstufigen Umformprozessen



Projektstatus: abgeschlossen

 

Ziel des Forschungsvorhabens ist die Erweiterung der Formgebungsgrenzen ausscheidungshärtbarer Aluminiumlegierungen der 6000-Serie durch eine lokale Laserstrahlwärmebehandlung in mehrstufigen Umformprozessen. Um geeignete Prozessparameter für eine gezielte Verbesserung der Umformbarkeit zu erarbeiten, ist zunächst die Kenntnis der Wechselwirkung zwischen Umformgeschichte und Wärmebehandlung notwendig. Hierzu werden die Entfestigungsmechanismen der ausscheidungshärtbaren Aluminiumlegierung AA6016 experimentell in Abhängigkeit unterschiedlicher Temperatur-Zeit-Profile der Laserstrahlwärmebehandlung und der Belastungszustände einer vorausgehenden Umformung  (uniaxial, plane strain und biaxial) charakterisiert und in Form eines Prozessfensters dargestellt. Des Weiteren müssen die Wärmeübergangsbereiche, welche aufgrund der hohen thermischen Leitfähigkeit des Aluminiums bei einer lokalen Laserstrahlwärmebehandlung entstehen, analysiert und deren Auswirkungen auf die mechanischen Bauteileigenschaften quantifiziert werden. Aus den Ergebnissen wird ein Werkstoffmodell abgeleitet und in ein numerisches Simulationsmodell implementiert. Abschließend werden anforderungsgerechte Wärmebehandlungslayouts mittels numerischer Prozesssimulation erarbeitet und experimentell durch die lokale Laserstrahlwärmebehandlung umgeformter Platinen und anschließende Abpressung von Demonstratorgeometrien validiert.

 


Forschungsgruppen


Veröffentlichungen

    2014

    • Merklein, M.; Hofmann, M.; Lechner, M.; Kuppert, A.:
      A Review on Tailored Blanks - Production, Applications and Evaluation.
      J. Mater. Process. Tech. 214(2014)2, S. 151-164

    2013

    • Merklein, M.; Lechner, M.:
      Manufacturing flexibilisation of metal forming components by tailored blanks.
      In: D. Dimitrov; C. Schutte (Hrsg.): Proc. Conf. Competitive Manufacturing, 2013, S. 165-170

    • Merklein, M.; Hagenah, H.; Lechner, M.; Kuppert, A.:
      Simulationsgestützte Auslegung maßgeschneiderter wärmebehandelter Aluminiumhalbzeuge.
      In: Tekkaya A. E.; Liewald M. (Hrsg.): 16. Workshop Simulation in der Umformtechnik, Institut für Umformtechnik und Leichtbau, Technische Universität Dortmund, 2013, S. 90-101

    • Lechner, M.; Böhm, W.; Nguyen, H.; Merklein, M.:
      Herstellung maßgeschneiderter Aluminiumwerkstoffe.
      Zeitschrift Konstruktion 11/12(2013), S. 11-13

    2012

    • Merklein, M.; Böhm, W.; Lechner, M.:
      Tailoring material properties of aluminum by local laser heat treatment.
      Physics Procedia 39(2012), S. 232–239

    • Merklein, M.; Lechner, M.; Kuppert, A.:
      Enhancement of formability of aluminum alloys in multi-stage forming operations by a local intermediate heat treatment.
      Prod. Eng. Res. Dev. 6(2012)6, S. 541-549

    Letztes Update: 17.04.2014