Koordinierte Programme

 

SPP 2402 – Greybox-Modelle zur Qualifizierung beschichteter Werkzeuge für die Hochleistungszerspanung

Kurzbeschreibung:

Ziel des Schwerpunktprogramms, SPP, 2402 ist die Generierung neuer, grundlegender Erkenntnisse in Bezug auf die Mechanismen des Verschleiß- und Schädigungsfortschritts beschichteter Werkzeuge im Zerspanprozess mit geometrisch definierter Schneide. Die hochgradig nichtlinearen Wechselwirkungen der Realität können aufgrund notwendiger, vereinfachender Annahmen nicht vollständig deterministisch durch reine Whitebox-Modelle beschrieben werden. Reine Blackbox-Modelle ermöglichen im Gegenzug bei ausreichend großer Datenbasis die modellhafte Abbildung komplexer Korrelationen. Allerdings bleiben bei reinen Blackbox-Ansätzen physikalische Zusammenhänge unberücksichtigt. Einen Lösungsansatz stellt die Kombination von Whitebox- und Blackbox-Modellen in einer Greybox dar. So können sowohl die Erklärbarkeit der Ergebnisse als auch die Fähigkeit der Modelle mit Unsicherheiten umzugehen, erhöht werden.

Das SPP 2402 setzt sich aus 11 Kooperationsprojekten zusammen, an denen Forschende aus ganz Deutschland beteiligt sind. Über einen begleitenden Industriebeirat wird Expertise von der Anwenderseite eingebracht. Es wird erwartet, dass durch die Verwendung der Greybox-Modelle neue Signifikanzen zu Ursache-Wirkungszusammenhängen sichtbar werden. Als Ergebnis werden konkrete Entscheidungshilfen angestrebt, die bei der Zerspanung die Auswahl geeigneter Werkzeuge erleichtern und Werkzeugherstellern zu besseren Werkzeug-
empfehlungen für die konkrete Zerspanoperation eines spezifischen Werkstoffs befähigen.

Förderinstitution:	Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
Projektnummer:	SPP 2402
Laufzeit:	01.07.2023 bis 30.06.2026

 

CoE-IoP - Exzellenzcluster „Internet of Production“

Kurzbeschreibung:

Die Exzellenzcluster schaffen wettbewerbsfähige Forschung an deutschen Hochschulstandorten und ermöglichen die wissenschaftliche Vernetzung und eine interdisziplinäre Zusammenarbeit. Hierbei verfolgt der Exzellenzcluster "Internet of Production (IoP)" der RWTH Aachen University die Digitalisierung der Produktionstechnik. Die Zusammenarbeit der verschiedenen Institute und Forschungs­einrichtungen der RWTH Aachen University vereinen Fachkenntnisse aus Produktionstechnik, Informatik, Werkstoffwissenschaften, Wirtschaftswissenschaften, Arbeitswissenschaft und Psychologie, um interdisziplinäre Herausforderungen zu erforschen. Die echtzeitfähige, sichere Datenerfassung, die Erarbeitung produktionstechnischer Modelle und die Erstellung „Digitaler Schatten“ sind wichtige Bestandteile der Industrie 4.0 und des IoP. Ebenfalls werden die Datenanalyse und Methoden des maschinellen Lernens für die Anfertigung von Prognosen, für die fehlerfreie Prozesskontrolle und für die Produktentwicklung eingesetzt. Das IOT beteiligt sich hierbei in den beiden Teilprojekten
WS-B1.I "Integrated Computational Materials Engineering" und WS-B2.II "Discontinuous Production".

 

Förderinstitution:	Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
Projektnummer:	EXC 2023/1
Laufzeit:	01.01.2019 bis 31.12.2025

 

SPP 2074 - Fluidfreie Schmiersysteme mit hoher mechanischer Belastung

Kurzbeschreibung:

Im Forschungsprogramm Fluidfreie Schmiersysteme mit hoher mechanischer Belastung - SPP 2074 sollen die Reibungs- und Verschleißmechanismen durch die Transferschichtbildung in tribologischen Systemen bei Schmierung mit Festschmierstoffen erforscht werden. Dafür sollen systemspezifisch zunächst Bereitstellungsprozesse des Festschmierstoffes in Abhängigkeit der Einsatzbedingungen (u. a. Temperatur, Pressung, Gleitgeschwindigkeiten) ermittelt werden, um die Voraussetzungen für eine Verfügbarkeit von Festschmierstoff im zu schmierenden Kontaktbereich gewährleisten zu können. Abhängig von den Einsatzbedingungen, dem Schmierstoff und den Kontaktpartnern im hochbelasteten Kontakt sollen darauf aufbauend die Transferprozesse geklärt werden. Hier kann zwischen physikalischen und chemischen Transferprozessen unterschieden werden, welche einen möglichst dauerhaften Transfer ermöglichen. Physikalische Haftungsmechanismen können u. a. durch eine mechanische „Verklammerung“ von Festschmierstoffbestandteilen mit der Oberfläche erfolgen, chemische Mechanismen können u. a. auf Physi- und Chemisorption beruhen. Das Verständnis soll schließlich zur Synthese von Systemen zur Bereitstellung und dem geeigneten Transfer von Festschmierstoffen in hochbelasteten Kontaktbereichen genutzt werden.

Im Teilprojekt „Fluidfrei geschmierte Stirnradverzahnung – Konturangepasste Schichtgestaltung und tribologische Bewertung der Leistungsgrenzen“ werden fluidfrei geschmierte Stirnradverzahnungen, die den hohen mechanischen Belastungen zuverlässig standhalten, gestaltet. Genauere Informationen erhalten sie hier.

Förderinstitution:	Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
Projektnummer:	SPP 2074
Laufzeit:	01.07.2022 bis 30.06.2025

 

SFB 1120 - Präzision aus Schmelze

Kurzbeschreibung:

Das Fügen und Beschichten metallischer Bauteilen mittels Schmelzprozessen stellt eine besondere Herausforderung dar, da das Fließen sowie die Erstarrung der Schmelze die Bauteilgeometrie und ‑oberfläche stark beeinflussen. Auch thermische Effekte wie die Wärmeübertragung und –leitung sowie mikrostrukturelle Veränderungen von Grund- und Zusatzwerkstoff haben Einfluss auf den Grad der finalen Bauteil­genauigkeit. Durch die Steigerung der Präzision in diesen Schmelzprozesse können aufwendige Endbearbeitungsprozesse reduziert werden, was insbesondere bei größeren Hochpräzisionsbauteilen zu einem wirtschaftlichen Vorteil führt.

Zur Beeinflussung der Schmelzphasendynamik und Erstarrung sind neue Ansätze und Technologien erforderlich. Die Erarbeitung eines übergreifenden Prozessverständnisses unter Anwendung des Ansatzes „Precision Melt Engineering“ sowie daraus abgeleiteten Maßnahmen, die den Präzisionsanforderungen schmelzbasierter Fertigungsverfahren wie Urformen, Fügen, Trennen, Additive Fertigung und Beschichten gerecht werden, sind die Ziele des Sonderforschungsbereichs 1120 (SFB 1120). In diesem arbeiten 11 Forschungseinrichtungen der RWTH Aachen University in 22 Teilprojekten an den gemeinsamen Zielen. Das IOT bearbeitet dabei die drei Teilprojekte A5, A10 und A12

Das Teilprojekte A5 zielt darauf ab, die Präzision beim Hartlöten bzw. beim TLP-Bonding zu erhöhen. Um Sprödphasen gezielt zu reduzieren und die mechanischen Eigenschaften zu verbessern, werden Lötlegierungen optimiert und Hartlötprozesse durch eine stromunterstützte Prozessführung weiterentwickelt.

Im Teilprojekt A10 wir der gesamte Prozess des Plasmaspritzens vom Plasmagenerator bis zum Schichtaufbau simuliert. Dabei sollen Störgrößen identifiziert und mögliche Kompensationsstrategien erarbeitet werden.

Das Teilprojekt A12 beschäftigt sich mit der Entwicklung von thermisch gespritzten Beschichtungen, mit denen der Wärmefluss an Oberflächen gezielt gesteuert werden kann. Dazu werden Gießwerkzeuge beschichtet, um eine hochdynamische Temperierung im Gießprozess zu realisieren.

Förderinstitution:	Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
Projektnummer:	SFB 1120
Laufzeit:	01.07.2022 bis 30.06.2026