Optische Dehnratenregelung in der Werkstoffcharakterisierung

Laufzeit:

Start: 1. Februar 2023
Ende: 31. Januar 2025
Verlängert: 31. Juli 2025

Kurzbeschreibung

Durch die Verbesserung der Abbildungsgenauigkeit des Werkstoffverhaltens in Simulationen können Bauteile und Fertigungsprozesse ressourceneffizienter ausgelegt werden. Der Werkstoffcharakterisierung kommt damit eine zentrale Rolle in der Umsetzung neuer Leichtbaustrategien und der Erzielung eines besseren Crashverhaltens von Fahrzeugen zu.
Für die gezielte Umformung metallischer Werkstoffe ist eine grundlegende Kenntnis des Werkstoffverhaltens notwendig. Im Rahmen von Charakterisierungsversuchen, werden spezifische Werkstoffkenngrößen wie Fließbeginn, Zugfestigkeit, Gleichmaßdehnung und Bruchdehnung ermittelt. Zudem kann das elastisch-plastische Materialverhalten analysiert werden. Durch die geeignete Wahl eines Materialmodells wird dieses Werkstoffverhalten in einer Simulation hinterlegt. Solche Simulationen bilden den Fertigungsprozess ab und dienen der Auslegung von Werkzeugen und Platinenzuschnitten und leisten einen Beitrag, Bauteile sicher und ressourcenschonend auslegen zu können.
Viele metallische Werkstoffe weisen eine Dehnratensensitivität auf. Das bedeutet, dass sich das Werkstoffverhalten in Abhängigkeit der Dehnrate und damit der Umformgeschwindigkeit, verändert. Insbesondere bei quasi-statischen Charakterisierungsversuche, die mit geringen Dehnraten durchgeführt werden, welche kaum in realen Umformprozessen auftreten, kommt es zu Abweichungen zum realen Werkstoffverhalten. Die Berücksichtigung der tatsächlichen Dehnratensensitivität, die aktuell nur eingeschränkt Untersucht werden kann, führt somit zu einer verbesserten Materialmodellierung und damit simulativen Abbildung des Materialverhaltens.
Ziel des Forschungsprojekts ist es deshalb, in Zusammenarbeit mit den Projektpartnern eine robuste Methode zur Durchführung optisch dehnratengeregelter Versuche zu erarbeiten und den Einfluss auf die Prognosequalität von Simulationen zu analysieren. Hierdurch kann die Differenz zwischen der nominell gewählten und der tatsächlichen Dehnrate reduziert werden. Diese Methode soll somit zu genaueren Werkstoffkennwerten führen, welche damit eine verbesserte Bauteil- und Prozessauslegung ermöglichen.

Forschungsgruppen

• Werkstoffcharakterisierung und -modellierung

Publikationen