Forschung und Innovation

Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF – Analysieren, Optimieren, Qualifizieren

Das Darmstädter Forschungsinstitut, gegründet 1938 als Bautz-Bergmann Werkstoff- und Konstruktionsberatung GmbH, blickt auf eine lange Tradition in der Untersuchung schwingbeanspruchter Bauteile, Baugruppen, Systemen und Werkstoffe aller Art zurück. Auch Gusskomponenten gehören schon immer dazu. Insbesondere steht die Beschreibung des zyklischen Werkstoff- und Bauteilverhaltens für leichte und zuverlässige Systeme und Strukturen im Fokus der Forschungsaktivitäten.> lesen

Forschungsprojekt: Dünnwandiger Stahlguss - Realisierung einer großserientauglichen Prozesskette für den Automobilbau

Der dünnwandige Stahlguss stellt den Brückenschlag zwischen Schwermetallguss und der konsequenten Verfolgung des Leichtbaugedankens dar. Die Kombination dünner Wandstärken mit, im Vergleich zu Leichtbauwerkstoffen wie Aluminium oder Magnesium, hoher materialspezifischer Festigkeit und Steifigkeit erlaubt die gewichts- und bauraumsparende Realisierung kompakter und integraler Gussbauteile für hochbeanspruchte Bereiche z. B. in der Karosserie eines Fahrzeugs. > lesen

Autonomous Engineering of Steel Casting − State-of-the Art, Applications and Ongoing R+D

40 years after its introduction, casting process simulation has become an accepted tool for the layout and process design of steel castings worldwide. Today, the results from simulation address many different quality issues in steel castings. The diversity of steel grades, the variety of factors that affect casting quality and complex interactions between physics, metallurgy, casting geometry and the process sequence all play a role in the quality of a steel casting.  > lesen

Forschungsprojekt: Ganzheitliches Bewertungskonzept und lebensdauerbasierte Bauteilauslegung mittels gefügeabhängiger Schwingfestigkeitsbeurteilung von GJL

Gusseisen mit Lamellengrafit (GJL) ist einer der wichtigsten Gusswerkstoffe auf Eisenbasis in Deutschland. Aufgrund der heterogenen Mikrostruktur von Gussbauteilen bestehen Unsicherheiten bezüglich der Beurteilung der lokalen zyklischen Bauteilbeanspruchbarkeit von GJL, was die Konstrukteure vor Herausforderungen bei der korrekten Bauteilbemessung stellt und die Umsetzung von Leichtbaukonzepten insbesondere in der Antriebstechnik verhindert.> lesen

Integration der Mikroporositätsvorhersage in die schwingfeste und robuste Auslegung von hochbelasteten Aluminiumgussteilen

Zyklisch belastete Aluminiumgusskomponenten unterliegen einem kontinuierlichen Druck zur Steigerung der Leistungsdichte. Dies geschieht neben motorischen Entwicklungen mit höheren spezifischen Belastungen, insbesondere durch Gewichtsreduktion. Um beide Ziele zu erreichen, ist es notwendig, das Werkstoffpotenzial voll auszuschöpfen. Gleichzeitig benötigen robuste Fertigungsprozesse eine genaue Kenntnis der Haupteinflussgrößen, die die Verbindung zwischen Prozessparametern, Bauteildesign und Bauteilperformance herstellen. > lesen

Einfluss der Kokillentemperierung auf die Erstarrung beim Dauerformgießprozess

Das Durchströmen mit Öl, Wasser oder Luft stellt den Stand der Technik dar, um beim Dauerformgießen eine gezielte Temperierung bestimmter Kokillenbereiche zu erreichen. Ziel dabei ist es, entweder bestimmte Temperaturgradienten zu erzeugen, die zu einer besseren Gussqualität führen oder kritische Hotspots zu kühlen, um Zykluszeiten zu verkürzen oder die Standzeit des Werkzeugs zu erhöhen. > lesen

Technische Universität Clausthal –Die kleine Uni, die zu den Großen zählt

An der Technischen Universität Clausthal haben Lehre und Forschung in der metallverarbeitenden Branche eine lange Tradition. Die Abteilung Gießereitechnik baut darauf auf und trägt heute mit ihrer Forschung zur Weiterentwicklung von Gusswerkstoffen und Gießprozessen bei. Die Studierenden profitieren von dieser Kompetenz: Sie finden ideale Bedingungen für ihre Ausbildung und haben nach ihrem Abschluss hervorragende Job-Chancen in der Industrie. > lesen

Gussoptimierung durch Prozesskenntnis – CONAN

Die im Projekt CONAN durchgeführten Untersuchungen dienen dem übergeordneten Ziel, den Druckgießprozess besser zu verstehen und quantitative Kennzahlen abzuleiten, die zur Verbesserung der Prozesskontrolle und der Prozessgestaltung beitragen sollen.> lesen

Von der individuellen Grafitzuordnung zur verbesserten digitalen Bildanalyse von Gusseisen mit Kugelgrafit

Die visuelle Grafitklassifizierung weist große Schwankungen auf, sodass ein integratives Konzept der Grafitformklassifizierung erforderlich ist, um die Zusammenhänge von Prozess, Gefüge und Eigenschaften zu beurteilen und die Anforderungen der Kunden zu erfüllen. Die automatische, digitale Bildanalyse basiert teilweise auf der visuellen Analyse, jedoch ist sie für die Grafitformklassifizierung noch nicht vollständig definiert. Für Gusseisen mit Kugelgrafit werden Grafitkugeln und damit die Nodularität nur durch den Formparameter Rundheit beschrieben, obwohl mehrere Studien weiterentwickelte Ansätze nahelegen.> lesen

Analyse des Schwingfestigkeitsverhaltens von drossbehaftetem Gusseisen mit Kugelgrafit

Im Rahmen der diesem Beitrag zugrundeliegenden Ausarbeitung wird, basierend auf Schwingproben, die Versuchskörpern entnommen wurden, das zyklische Werkstoffverhalten von ENGJS- 400-15 mit und ohne Dross mit Hilfe von dehnungsgeregelten Wöhlerversuchen charakterisiert. > lesen

Forschungsprojekt: Erschließung des Leichtbaupotenzials von hochsiliziumhaltigem GJS

Eine optimale Kombination aus Dehnung, Festigkeit und Bearbeitbarkeit macht die mischkristallverfestigten GJSWerkstoffe für Leichtbauanwendungen hochinteressant, da es die herausragenden mechanischen Eigenschaften erlauben, Wanddicken zu reduzieren, ohne die Belastbarkeit des Bauteils herabzusetzen. Eine weitere Erschließung des Leichtbaupotenzials dieser Werkstoffgruppe bietet daher enorme Vorteile sowohl für die Eisengießereien als auch für die Anwender und nicht zuletzt für die Umwelt. > lesen

Forschungsprojekt: Entwicklung alternativer Lagermetalle für Gleitlager

Stetig steigende mechanische und thermische Belastungen in tribologisch beanspruchten Systemen führen zunehmend dazu, dass etablierte Gleitlagerlegierungen auf Weißmetallbasis an ihre Belastungsgrenzen kommen. Zudem lassen ökonomische und ökologische Aspekte, wie begrenzte Zinn-Ressourcen und toxische Wirkungen enthaltener Legierungselemente Zweifel an der Zukunftsträchtigkeit dieser Legierungen aufkommen.> lesen

Forschungsprojekt: Identifikation und Optimierung von Schweißparametern zum Reparaturschweißen von Bauteilen aus GJS

Gusseisen mit Kugelgrafit (GJS) findet in vielen Bereichen des Maschinen- und Anlagenbaus sowie in der Automobil- und Energietechnik Anwendung. Aufgrund seiner guten Festigkeitseigenschaften und der mit dem Gießen verbundenen gestalterischen Freiheit wird GJS für eine Reihe von hoch belasteten Bauteilen unterschiedlichster Abmessungen eingesetzt.> lesen

FORSCHUNGSPROJEKT: Entwicklung neuer Walzenwerkstoffe und Werkstoffkombinationen

Umformwerkzeuge wie Walzen und Walzringe müssen künftig immer höheren Anforderungen gerecht werden, welche durch den steigenden Anteil höherfester Stähle zur Umformung verursacht werden. Gleichzeitig müssen die Walzengießereien den Forderungen nach Energie- und Ressourceneffizienz, langen Standzeiten der Werkzeuge und geringen Werkstoffkosten entsprechen. > lesen

FORSCHUNGSPROJEKT: Methoden-Kompetenz für den automotiven Leichtbau durch hochfesten Aluminiumguss

Das Gesamtziel des Vorhabens, finanziert durch die Investitionsbank Sachsen-Anhalt mit der Projektnummer ZS/2016/04/78125, besteht darin, eine Methodenplattform für das Aluminiumdruckgießen zu entwickeln und zu erproben, mit deren Hilfe erstmals ganzheitlich sowohl der technologische Prozess als auch die Bauteile optimal gestaltet werden können. > lesen

Potenziale und Limitierungen von Si-mischkristallverfestigten GJS-Sorten

Die Eigenschaften von hoch Si-haltigen, mischkristallverfestigten Gusseisensorten mit Kugelgrafit wurden im Rahmen dieser Arbeit weiterführend erforscht. Schwerpunkte waren die Untersuchung
des mikro- und nanostrukturierten Werkstoffaufbaues mittels modernster elektronenmikroskopischer Methoden und Vergleichscharakterisierungen bezüglich der statischen und dynamischen Festigkeitseigenschaften bei verschiedenen Temperaturen und Oberflächenmodifikationen (Verfestigung).> lesen

Zum Einfluss von herstellungsbedingten Ungänzen auf das Festigkeitsverhalten von Bauteilen aus Stahlguss

Zur Bewertung von Ungänzen in Bauteilen aus Stahlguss wurden Probekörper mit definierten Ungänzen durch zerstörungsfreie Prüfungen, Festigkeitsversuche und rechnerische Bewertungen umfassend am Beispiel der Werkstoffe G20Mn5 und G22NiMoCr5-6 untersucht.> lesen

Gießprozess-Simulation und bruchmechanischer Nachweis – aktueller Stand und Ausblick

Dieser Beitrag stellt das Potenzial für die Zusammenführung zweier numerischer Nachweismethoden für die sichere Auslegung und Qualitätsoptimierung am Beispiel eines Windkraftbauteils aus Gusseisen vor.> lesen

Alles aus einem Guss: Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF

Ob bei Großpressen, Getrieben oder Windkraftanlagen – der Traditionswerkstoff Gusseisen hat sich als wandelbarer und verlässlicher Werkstoff etabliert. Wenn es um die Sicherheit von Produkten und Anlagen geht, stehen Fragen der Werkstoffqualität im Fokus. Unter der Maxime „Detektieren, qualifizieren, bewerten“ hat sich das Fraunhofer LBF mit experimentellen und numerischen Untersuchungen des Schwing- und Betriebsfestigkeitsverhaltens von Gusswerkstoffen auf Basis von Eisen-Kohlenstoff-, Aluminium- und Magnesiumlegierungen eine über Jahrzehnte gewachsene Expertise erarbeitet. > lesen

Untersuchung der Serientauglichkeit des Schichttransplantationsprozesses zur Herstellung von beschichteten Druckgussbauteilen

In diesem Beitrag werden Ergebnisse aus dem IGF-Forschungsvorhaben 17675 N vorgestellt, bei dem die Serientauglichkeit des Schichttransplantationsprozesses für die Herstellung von innenbeschichteten Druckgussbauteilen betrachtet wurde.> lesen

Beurteilung der Schwingfestigkeit von lunkerbehaftetem Gusseisen mit Kugelgrafit aus Röntgenbildern

Für die Beurteilung der Schwingfestigkeit anhand der Lunkerklassen aus Röntgenbildern ist die Berücksichtigung der Lunkerorientierung relativ zur Hauptbelastungsrichtung unumgänglich. Im Rahmen der Untersuchungen wurden daher für die drei dickwandigen Kugelgrafitgusswerkstoffe EN-GJS 400-18U-LT, EN-GJS-450-18 und EN-GJS-700-2 zunächst getrennt nach Werkstoff Wöhlerlinien für Schwingproben mit Lunkern der Lunkerklassen Cc-1 bis Cc-5 abgeleitet.> lesen

Salzkerne im Druckguss

Die Herstellung und der Umguss von Salzkernen, um Hohlräume in Druckgussteilen herzustellen, ist in vielen Bereichen ein aktuelles Thema. Mit Salzkernen könnten Closed-Deck-Zylinderkurbel-gehäuse, die durch die gestiegene Beanspruchung im Brennraum immer wichtiger werden – und im Druckgießverfahren in Ermangelung der richtigen Kerntechnologie bislang nicht im Großserienmaßstab darstellbar sind – auf Druckgießmaschinen hergestellt werden.> lesen

Dissertation / Kurzfassung

Bemessung von Erzeugnissen aus Stahlguss unter vorwiegend ruhender Beanspruchung> lesen

BMWi-Forschungsvorhabens „GaßnerWind“ - Kurzfassung

Im Rahmen des seit August 2014 geförderten BMWi-Forschungs-vorhabens „GaßnerWind“ arbeitet das Fraunhofer LBF mit Vertretern aus Gießereien, Gussanwendern, Zertifizierern und Konstruktionsbüros an einer Methode, die Bauteilbemessung von Großgusskomponenten für den Bereich der Windenergie und den Großanlagenbau, insbesondere unter Berücksichtigung von Extremlasten, zu verbessern.> lesen

Dissertation / Kurzfassung

Beitrag zur Bemessung von zyklisch innendruckbeanspruchten Bauteilen aus Gusseisenwerkstoffen mit Kerbgrundkonzepten> lesen