MakeKryo II - Materialkennwertermittlung

Gefördert durch: DLR Nationales Raumfahrtprogramm

Laufzeit: 2021-2022

Mechanical Engineering (Prof. M. Sause)
 

Inhalt:

Eine umfassende und zuverlässige Kennwertermittlung von Faserverbundwerkstoffen bei kryogenen Temperaturen war bisher nur sehr eingeschränkt möglich. In der ersten Projektphase wurden bereits Prüfkonzepte und Methoden zur Ermittlung von Druck- und Schubkennwerten für verschiedene Faserverbundwerkstoffe bei sehr niedrigen Temperaturen erarbeitet. Darauf aufbauend zielte diese zweite Projektphase nun weiterführend auf die Entwicklung neuer Prüflösungen zur Ermittlung bruchmechanischer Kennwerte sowie zur Charakterisierung von Klebeverbindungen bei Temperaturen von 20 K ab.

Zusammenhang zwischen Materialmikrostruktur und elektromagnetischer Emission

Gefördert durch: DFG Sachbeihilfe

Laufzeit: 2020-2022

Mechanical Engineering (Prof. M. Sause)

Inhalt:

In diesem DFG-Projekt ging es um die Erforschung der grundlegenden Zusammenhänge zwischen der Mikrostruktur von Materialien und der Entstehung von elektromagnetischer Emission (EME) beim Bruchvorgang. Ursache der EME ist das durch Aufbrechen von Bindungen entstehende Ungleichgewicht von Ladungsträgern, welche durch die Dynamik beim Bruchvorgang zusätzlich in Bewegung versetzt werden. Durch materialklassenübergreifende Messreihen mit jeweils variierenden Probengeometrien wurde der Einfluss unterschiedlicher Parameter auf die elektromagnetischen Signale genauer untersucht und anschließend in Simulationen abgebildet. So konnte das Verständnis über den Quellmechanismus weiter ausgebaut und gleichzeitig die verwendete Sensorik anwendungsorientiert weiterentwickelt werden.

Herstellung und Charakterisierung von Metall-Keramik-Durchdringungsverbunden auf Basis hochhomogener Schaumstrukturen

Inhalt:

Im Rahmen des Projekts wurde ein hochhomogener keramischer Schaum und der daraus mittels Gasdruckinfiltration hergestellte Metall-Keramik-Durchdringungverbund untersucht.
Die Mikrostruktur lässt sich mittels CT-Rekonstruktion in ein Modell übertragen, das für die numerischen Simulation der mechanischen und thermischen Eigenschaften sowohl des keramischen Schaumes als auch des Durchdringungsverbunds geeignet ist. Methodische Weiterentwicklungen und die Übertragung von Auswertemethoden auf Metall-Keramik-Durchdringungsverbunde wiesen sowohl im experimentellen als auch im numerischen Bereich der Materialcharakterisierung Neuheitscharakter auf und führten zu einem tieferen Verständnis der Wirkmechanismen im Materialsystem.

SmartCut - Smarte Lösungen für zerspanende Bearbeitungsprozesse

Gefördert durch: bayme vbm – KME Programm

Laufzeit: 2021-2023

Mechanical Engineering (Prof. M. Sause)
 

Inhalt:

Bei der zerspanenden Bearbeitung handelt es sich um einen Prozessschritt, der oft von zentraler Bedeutung für die Produktgüte ist. Im Rahmen des Projekts wurden Maschinen- und Sensordaten verwendet, um die Standzeit von Werkzeugen zu erhöhen, Ausschuss zu reduzieren und ein kontinuierliches Monitoring der Qualität von Bearbeitungsprozessen zu ermöglichen. Dazu wurden moderne Verfahren des maschinellen Lernens auf reale Prozessdaten angewendet, um das konkrete Potenzial aufzuzeigen und die Methoden für Unternehmen be​wertbar und verfügbar zu machen.

Schmelzmetallurgisch hergestellte, interpenetrierende Verbunde basierend auf metallischem Glas – Herstellung, Charakterisierung und Modellierung

Gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

Programm: Sachbeihilfe

Laufzeit: 01.07.2019 -  30.06.2023

Hybride Werkstoffe (Prof. K. Weidenmann)

Inhalt:

Ziel des Projekts war die Herstellung und Charakterisierung eines Metall-Matrix-Durchdringungsverbundes mit einer Verstärkungsphase aus metallischem Glas (Ni₆₀Nb₂₀Ta₂₀) und einer eutektischen AlSi12-Matrix. Mittels pulverbettbasiertem Laserstrahlschmelzen wurde aus amorphem Pulver eine gitterartige Preform hergestellt, die anschließend in einem Gasdruckinfiltrationsprozess mit der AlSi12-Matrix infiltriert wurde. Dabei konnte die  amorphe Struktur des metallischen Glases weitestgehend erhalten werden. Aufgrund des Herstellungsprozesses weist die Preform eine anisotrope Struktur auf, was sich in den Ergebnissen der durchgeführten strukturellen, mechanischen und thermischen Charakterisierung widerspiegelt. Die Ergebnisse der mechanischen in-situ und ex-situ Charakterisierung zeigen, dass der Verbund in Herstellungsrichtung eine deutlich höhere Druckfestigkeit aufweist als quer zur Herstellungsrichtung und dass unterschiedliche Schädigungsmechanismen wirken. Untersuchungen mittels TEM zeigen in Korrelation mit den in-situ Untersuchungen, dass eine gute Grenzflächenanbindung erreicht werden konnte. Abschließend konnten die experimentellen Ergebnisse mit analytischen Modellen zum thermischen Ausdehnungsverhalten und den elastischen Kennwerten sowie einem FE-Modell validiert werden.

Additive manufacturing of temperature sensitive actuators

Inhalt:

Im Rahmen des Projekts wurde ein Fertigungsprozess für temperatursensitive Verbundaktoren bestehend aus einer polymeren Matrix und Drähten aus einer Formgedächtnislegierung entwickelt, der auf dem Arburg Kunststoff Freiformen basiert. Vorgespannte Drähte können während dem Druckprozess abgelegt werden, um Aktuatoren mit hoher geometrischer Komplexität herzustellen. Zur Abbildung von Prozess-Struktur-Eigenschaftsbeziehungen wurden die Grenzflächeneigenschaften, sowie die quasistatischen und zyklischen mechanischen Eigenschaften des Verbunds charakterisiert und modelliert. Der Fokus lag auf den thermomechanischen Eigenschaften, um die Aktivierungstemperaturen in Abhängigkeit der Vorspannung sowie die aufbringbaren Kräfte zu ermitteln und auf der Optimierung der Polymer-Draht-Grenzfläche. Nach einer systematischen Materialauswahl, Anpassung der Oberflächenvorbehandlung des Drahtes und Entwicklung des Druckprozesses wurde ein funktionsfähiger Demonstrator in Form eines Zweifingergreifers ausgelegt und gefertigt.

WiR - Wissenstransfer Region Augsburg - Digital Engineering and Automation

Gefördert durch: BMBF – Innovative Hochschule – Exzellenzstrategie des Bundes

Laufzeit: 2018-2023

Mechanical Engineering (Prof. M. Sause)
 

Inhalt:

Im Projekt WiR ging es um die Gestaltung des Wissenstransfers, sowie der Einrichtung eines Innovationslabors zum Themenfeld „Digital Engineering and Automation“. Hierbei wurde in enger Zusammenarbeit mit dem Institut für Software und Systems Engineering eine robotergestützte Komponentenprüfung aufgebaut. Ziel war die mechanische Prüfung von Komponenten mit freien Lastvektoren und Momenten. Zu diesem Zweck wurd weltweit erstmalig eine flexible Prüfzelle mit zwei 6-Achs Schwerlastrobotern umgesetzt, welche die Prüfkräfte auf die Komponente aufbringen. Darüber hinaus wurden entsprechende Prüfszenarien abgebildet und sekundäre Prüfmethoden (z.B. Schallemissionsanalyse, digitale Bildkorrelation) für die Anforderungen bei der Komponentenprüfung weiterentwickelt sowie verschiedene technische Anlagen (z.B. CNC-Fräse, 6-Achs-Roboter, additive Fertigung) mit insgesamt 24 verschiedenen Überwachungssystemen ausgestattet.

MAI CC4 HybCar – Technologien zur effizienten Herstellung von hybriden CFK/Metall-Strukturbauteilen im Automobilbereich

Gefördert durch: Campus Carbon 4.0 – Neue Werkstoffe Bayern

Laufzeit: 2017-2021

Mechanical Engineering (Prof. M. Sause)
 

Inhalt:

Für den Einsatz von Faserverbunden und CFK-Metall-Hybriden in der Serienproduktion von Automobilen ist die Automatisierung des Produktionsprozesses von sehr hoher Bedeutung. Im Rahmen dieses Projektes wurde deshalb an einem neuartigen lastpfadorientierten Materialsystem und einem dafür geeigneten automatisierten Herstellungsprozess gearbeitet. Der Fokus lag dabei auch auf der Charakterisierung der Grenzfläche zwischen Metall und CFK, sowie dem Umformverhalten des hybriden Bauteils.

MAI CC4 COSIMO – Composites for sustainable Mobility

Gefördert durch: Campus Carbon 4.0 – Neue Werkstoffe Bayern

Laufzeit: 2018-2021

Mechanical Engineering (Prof. M. Sause)
 

Inhalt:

Kern des Projekts war die Konzeptionierung und Optimierung eines T-RTM Prozesses um die Forschungsbasis für nachhaltige und effiziente Fertigungsverfahren im Automobil- und Flugzeugbau zu schaffen. Zur Prozessüberwachung und zur ökonomischen Validierung der Bauteilqualität wurde hierzu ein in das T-RTM Werkzeug integriertes Sensornetzwerk aus Ultraschall-, Druck-, Temperatur- und Dielektrizitätssensoren entwickelt.
Bei der Konzeption der Prozessüberwachung wurde das Augenmerk vor allem auf die Evaluierung der Fließfrontdynamik und des Polymerisationsgrades gelegt. Mit Hilfe des Sensornetzwerks aus Ultraschallsensoren konnte unter anderem die Ausbreitung der Fließfront interpoliert und über die Prozesszeit visualisiert werden.

MAI CC4 FASTMOVE – Carbon-Hochgeschwindigkeits-5-Achssystem für die Bearbeitungsaufgaben der Zukunft

Gefördert durch: Campus Carbon 4.0 – Neue Werkstoffe Bayern

Laufzeit: 2017-2021

Mechanical Engineering (Prof. M. Sause)

Inhalt:
Im Rahmen des Projektes wurde ein Zustandsüberwachungssystem für eine 5-Achs-CNC-Fräse entwickelt. Hiermit konnte live der Zustand der Strukturbauteile der Fräse mittels mehrerer akustischer Messmethoden überwacht werden. Außerdem konnte über Körperschallmesswerte die Schärfe der Fräserschneidkanten bestimmt und gleichzeitig das bearbeitete Bauteil auf Defekte überprüft werden.

MAI CC4 Hybrid – Hybride Verbundwerkstofflaminate und Fügetechnologien

Gefördert durch: Campus Carbon 4.0 – Neue Werkstoffe Bayern

Laufzeit: 2017-2021

Mechanical Engineering (Prof. M. Sause)

Inhalt:
Im Rahmen des Projekts wurden Prüfmethoden zur Charakterisierung von Faser-Metall-Laminaten entwickelt und für in situ-Versuche zusammengeführt. Die gewonnenen Kennwerte ermöglichten die Modellierung von Umformprozessen der Thermoplast-basierten Hybridlaminathalbzeuge.

MakeKryo – Materialkennwertermittlung bei kryogenen Temperaturen

Gefördert durch: DLR Nationales Raumfahrtprogramm

Laufzeit: 2020-2021

Mechanical Engineering (Prof. M. Sause)

Inhalt:
Ziel des Projekts war die Entwicklung neuer Prüflösungen für die mechanische Charakterisierung von Faserverbundwerkstoffen unter Weltraumbedingungen. Hierbei wurden Prüfvorrichtungen erprobt, welche zur Ermittlung von Druck- und Schubkennwerten bei Temperaturen bis hinunter zu 20 K eingesetzt werden können. Dabei konnten für verschiedene Faserverbundwerkstoffe valide Ergebnisse erzielt werden.

Relation of electromagnetic and acoustic emission to temporal and spatial crack motion on a microscopic scale in polymers and carbon fibers

Gefördert durch: DFG Sachbeihilfe

Laufzeit: 2018-2021

Mechanical Engineering (Prof. M. Sause)
 

Inhalt:

Im Rahmen dieses Projektes wurden die grundlegenden Zusammenhänge der Entstehung von elektromagnetischer Emission (EME) in Polymeren, Verstärkungsfasern und Verbundwerkstoffen untersucht. Gleichzeitig wurde eine Messtechnik etabliert um derartige EME in typischen Laborexperimenten erfassen zu können und ein theoretisches Modell zur Beschreibung der EME-Quelle erarbeitet.

MAI ZfP - Kombinierte zerstörungsfreie Prüfmethoden zur Qualitätssicherung von Faserverbundwerkstoffen

Inhalt:

Im Rahmen des Projekt MAIzfp wurden Ringversuche zu ZfP-Methoden organisiert, automatisierte Prüflösungen weiterentwickelt und die Modellierung von ZfP-Methoden näher untersucht. Ein besonderes Augenmerk lag auf der Untersuchung von Porosität, Faserwelligkeit und Impactschäden in Faserverbundwerkstoffen.
(BMBF, Spitzen­cluster MAI Carbon)

MAI Plast - Entwicklung kosten­effizienter Ver­ar­bei­tungs­techno­lo­gien zur auto­matisierten Prozessierung von thermoplastischen Hoch­leistungs­verbund­werk­stoffen für Großserienanwendungen

Inhalt:

Im Rahmen des Projektes wurde das Konsolidierungs und Dekonsolidierungs, sowie Umformverhalten von faserverstärkten Thermoplasten untersucht. Für automatisierte Tapelegeprozesse wurden deren Implikationen bestimmt, sowie für PA-6 der Einfluss der Kristallinität auf die Materialeigenschaften bestimmt.
(BMBF, Spitzen­cluster MAI Carbon)

FORCIM³A - Forschungsverbund CFK/Metall-Mischbauweisen im Maschinen- & Anlagenbau

Inhalt:

Hier wurden Grenzflächenmodifikationen von Metall-CFK hybriden Schichtverbunden untersucht. Durch den Einsatz moderner Beschichtungsverfahren konnte die Anhaftung deutlich gesteigert werden und Kontaktkorrosion unterbunden werden.
(Bayerische Forschungsstiftung)

ComBo - Effiziente Fertigungstechnologie fur Composite Boostersegmente

Inhalt:

Im Rahmen des Projektes wurden Fertigungstechnologien für zukünftige Booster des ARIANE-6 Programms untersucht. Der Schwerpunkt lag auf der Fertigung mit automatisierten Tapelegeverfahren für thermoplastische CFK-Tapes, sowie der Begleitung der Materialentwicklung mit Prüfmethoden wie der Schallemissionsanalyse.

(Bayerisches Staats­ministerium für Wirt­schaft, Infra­struktur, Ver­kehr und Tech­no­logie)