Das Zentrum für Metallische Bauweisen an der RWTH Aachen. Zentrum Metallische Bauweisen

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1 Das Zentrum für Metallische Bauweisen an der RWTH Aachen Zentrum Metallische Bauweisen Seffenter Weg 198 Aachen - Melaten

2 Das Werkstoff-Forum 1988 Gründung des interdisziplinären Werkstoff-Forums 58 Mitglieder aus sechs Fachbereichen ca wissenschaftliche Mitarbeiter an den Mitgliedsinstituten Modellierung/Simulation Werkstoffidee bis Einsatz Analytik/Prüfung Atom bis Lebensdauer Herstellungsprozesse Reagenzglas bis Recycling Metalle / Mineralische Werkstoffe / Polymere Werkstoffverbunde Verbundwerkstoffe

3 Historie des Zentrums Metallische Bauweisen 1990 Erste Ideen zu einem Zentrum für Metallische Bauweisen (Werkstoffforum) 1993 Gründung des gemeinnützigen Vereins zmb e.v Das Baugrundstück wird zur Verfügung gestellt Kolloquium zur Präsentation des Projektes zmb 1996 Einrichtung von ZMB-Demonstrationsinseln in den Instituten 1999 Planung des ZMB-Demonstrationszentrums 2000 Antrag und Sicherstellung der Finanzierung des Bauvorhabens 2001 Errichtung des Zentrums für Metallische Bauweisen 2002 Einweihung und Betrieb des Zentrums für Metallische Bauweisen

4 Beteiligte Institute Institut für Eisenhüttenkunde Institut für Kraftfahrwesen Aachen Institut für Bildsame Formgebung Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik Lehrstuhl für Stahlund Leichtmetallbau Institut für Oberflächentechnik

5 Vorstand des ZMB Prof. Dr.-Ing. W. Bleck Prof. Dr.-Ing. K. Bobzin Prof. Dr.-Ing. U. Dilthey Prof. Dr.-Ing. M. Feldmann Prof. Dr.-Ing. G. Hirt Prof. Dr.-Ing. H. Wallentowitz Institut für Eisenhüttenkunde Institut für Oberflächentechnik Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik Lehrstuhl für Stahl- und Leichtmetallbau Institut für Bildsame Formgebung Institut für Kraftfahrwesen Aachen Vorsitzender: stellv. Vorsitzender: Prof. Dr.-Ing. W. Bleck Prof. Dr.-Ing. M. Feldmann

6 Beirat des ZMB Prof. Dr.-Ing. D. Ameling Verein Deutscher Eisenhüttenleute (VDEh); Wirtschaftsvereinigung Stahl Dr. rer. nat. P. Belche Dillinger Hütte GTS Dr.-Ing. M. Brühl Salzgitter AG J. Drewes Industrie und Handelskammer zu Aachen Dr. rer.nat. habil H. Ferkel Volkswagen AG Dr.-Ing. A. Gärtner Deutscher Verband für Schweißen und verwandte Verfahren (DVS) Jansen M. car e.v. Dr.-Ing. W. Janssen Siemens AG, Power Generation Dr. U. Jaroni ThyssenKrupp Stahl AG Dr.-Ing. A. Kröff Salzgitter Mannesmann Forschung GmbH J. Martens DAF Trucks N.V. Dr. G. Meyer Siemens AG, Transportation Systems Dr.-Ing. R. Michael Ministerium für Innovation, Wissenschaft, Forschung und Technologie NRW Dr. F. A. Neuman F.A. Neuman GmbH & co. KG Dr.-Ing. A. Otto ThyssenKrupp Nirosta GmbH D. Philipp Zentralverband des Deutschen Handwerks; Handwerkskammer Aachen A. Schneider Forschungsvereinigung der Arbeitsgemeinschaft der Eisen und Metall verarbeitenden Industrie e.v. (AVIF) Dr. M. Stückradt Ministerium für Innovation, Wissenschaft, Forschung und Technologie NRW Dr.-Ing. R. A. Weber Studiengesellschaft Stahlanwendung e.v. Dr.-Ing. J. Wesemann Ford Forschungszentrum Aachen Vorsitzender: Dr.-Ing. R. A. Weber stellv. Vorsitzender: N.N.

7 Ziele Interdisziplinäre Forschung in Kooperation mit Industrie und Handwerk Entwicklung moderner metallischer Bauweisen Hilfe bei der Anwendung neuer Produkte Lehre und Weiterbildung Präsentation innovativer Technik Werbung

8 Verkettung von Kompetenzen Werkstofftechnik Formgebung, Verarbeitung Beschichtung Fügen Bauteilprüfung, Anwendung, Automobiltechnik, Stahlbau u.a.

9 Einrichtungen des zmb Prüffeld mit den Abmessungen 26 x 3 m 2 zur Zeit sind 3 unabhängig voneinander steuerbare Prüfzylinder mit Kräften zwischen 250 kn und 2,5 MN im Einsatz diverse Lastkurven und Lastkollektive sind wählbar (dyn. Prüfung) Prüfung von Großbauteilen, z.b. Brücken, Pipelines, Wagons

10 Einrichtungen des zmb PTWA - Kabine Plasma Transferred Wire Arc neuartiges Beschichtungsverfahren Schichten mit Nanokristalliner Struktur Innenbeschichtung von Bohrungen øbohrung mm Auftragsleistung ~ 4kg/h Quelle: IWF, TU-BS Substratvorbereitung Beschichtungsprozess AlSi-Kurbelgehäuse mit thermisch gespritzer, nanokristalliner Lauffläche Quelle: IOT Quelle: Gehring

11 Rollprofilieranlage Rohre mit flexibler Wanddicke Ziel: Schritte: Herstellung von Rohren mit flexiblem Wanddickenverlauf durch Walzprofilieren von bandprofilgewalztem Vormaterial - Herstellung von tailor rolled strips durch Bandprofilwalzen verschiedener Vormaterialien - Walzprofilieren der tailor rolled strips - Fügen des geschlossenen Rohres [Lan90]

12 Leistungsnachweis von Bauweisen Brandschutz: Rauchversuche im zmb Ziel: Überprüfung von Bemessungsregeln zur Rauchableitung und Datensammlung zur Kalibration von Programmen zur Brandsimulation Rauchversuch im zmb als Versuchsgebäude

13 PKW-Bodenstruktur mit verbessertem Seitencrashverhalten ika: Konzeption Crashsimulation Crashversuch IBF: Halbzeuge Herstellverfahren Prototypteile IEHK: dyn. Werkstoffkennwerte ISF: Verbindungstechnik seitlicher Pfahlaufprall * Projekt 584 der Studiengesellschaft Stahlanwendung e.v.

14 Entwicklung einer belastungsangepassten IHU B-Säule Auswahl geplanter Aufgaben: Bewertung des Deformationsverhaltens im Gesamtfahrzeug Auslegung eines Komponententests für B-Säulen Ermittlung der umformtechnischen Grenzen beim IHU-Verfahren Auslegung und Optimierung einer neuen B-Säule Fertigung und Testing von Prototypen (bestehendes Werkzeug) Abbildung der gesamten Fertigungskette in der Simulation Kosten-Nutzen-Analyse

15 Optimierung der Schutzwirkung von Stahl-Schutzplanken IEHK: Oberflächentechnik - Materialauswahl - Beschichtungswahl - Beschichtungsprüfung Beschichtungsprüfung Weitere Partner: ILT, V&R, Argozal, Stahlwerke Bremen, Salzgitter AG, Tigerwerke Lackund Farbenfabrik, u.a. Stahlbau: - Systementwicklung - Anprall-Simulation - Optimierung des Schutzes * Projekt P518 der Studiengesellschaft Stahlanwendung e.v.

16 Untersuchungen zum Schweißen von Stahlwerkstoffen für den Leichtbau Beteiligte Institute: 1. Werkstoffe: TRIP700, DC04 DP600, IF-Stahl, ZStE340 und deren Kombinationen Stahl A Stahl B vs Schweißverfahren: -Laserschweißen (mit/ ohne Zusatzdraht) -Elektronenschweißen (an der Atmosphäre) -Hybridprozess Wärmeeinflußzone Schweißnaht Wöhlerdiagramm; P ü=50%; axiale Last; R=0 200 Stahl A Wärmeeinflußzone Stahl A Schweißnaht Vorgehensweise: 1. Beschreibung und Quantifizierung der geometrischen und metallurgischen Kerbwirkung 2. Untersuchung der mechanisch-technologischen Eigenschaften in Abhängigkeit der Kerbwirkung 2. 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 großeformänderungϕ2 ϕ 1= 2ϕ ϕ 1= 22ϕ Spannungsamplitude [ MPa ] 160 Brüche 120 Durchläufer Bruch Durchläufer DP600; LB-Geschweißt; 2mm 100 DC04; LB-geschweißt; 2,5mm Schwingspielzahl N ϕ 1= ϕ2-0,6-0,4-0,2 0,0 0,2 0,4 0,6 kleine Formänderung ϕ1 Ziel: Erweiterung der Verfahrensgrenzen und Einsatzmöglichkeiten * Vorhaben der AiF Nr.: 11808N

17 Erdbebensicherheit durch Werkstoffwahl N M Ziel: Bestimmung der erforderlichen Stahleigenschaften für eine sichere plastische Bemessung im Stahlbau Schritte: Ermittlung der Plastizitätsanforderung aus den Einwirkungen - quasistatische Lasten - seismische Lasten (Erdbeben) Ermittlung des Bauteilwiderstandes -Material - Kerbwirkung - Imperfektionen, Defekte aus der Fertigung National Technical University of Athens VÍTKOVICE Research + Development Ltd. RFCS Projekt RFSR-CT

18 Rissbildung beim Stückverzinken von Walzprofilen und Schweißkonstruktionen LMAC (liquid metal assisted cracking), flüssigmetallinduzierte Spannungsrisskorrosion: - metallchemischer Angriff, Spannungen zusätzliche Einflüsse: - Temperatur,Temperaturgradient (dt/dt) - Dehnung, Dehnrate (dε/dt) Rissentstehung während des Tauchvorgangs beim Stückverzinken! PROFILARBED S.A. Arcelor Group RFCS Projekt RFSR-CT

19 Entwicklung einer Nutzfahrzeug-Hinterachse Projektziele: Gewichtsreduktion % Reduktion der Verluste um % Gleiche Betriebssicherheit DAF Achse 1347 Auswahl geplanter Aufgaben: Tribologieanalyse Vordimensionierung Modalanalyse Materialanalyse Oberflächenbehandlung Wirkungsgradmessung Festigkeitsberechnung Schweißbarkeitsuntersuchung Umformsimulation Komponententests Materialbewertung Topologieoptimierung NIMR Projekt, MC

20 Veranstaltungen im zmb Innovativer Leichtbau mit Stahl Stahl fliegt Sommerschule Beschichtungen zmb trifft... V&M Tubes zmb trifft... TK Nirosta SFI-Lehrgang Hans-Albert-Neuman-Preis zmb trifft... Salzgitter AG

21 Das Zentrum für Metallische Bauweisen an der RWTH Aachen Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Seffenter Weg 198 Aachen - Melaten