Top

Published in:

2017 | OriginalPaper | Chapter

4. Manufacturing Induced Properties: Determination, Understanding, and Beneficial Use

Authors : L. Ahmels, A.-K. Bott, E. Bruder, M. Gibbels, S. Gramlich, M. Hansmann, I. Karin, M. Kohler, K. Lipp, T. Melz, C. Müller, D. Neufeld, J. Niehuesbernd, M. Roos, A. Tomasella, S. Ulbrich, R. Wagener, A. Walter

Published in: Manufacturing Integrated Design

Publisher: Springer International Publishing

Activate our intelligent search to find suitable subject content or patents.

search-config

AI-assisted search

Off

Abstract

Based on its procedural principle, every manufacturing technology affects a variety of properties of the workpiece or product in a characteristic way (Sect. 2.3). The sum of all those properties which comprise geometrical as well as material-related ones is considered as manufacturing-induced properties. While the geometric manufacturing-induced properties are often the reason why a specific technology is chosen by the designer for the manufacturing of a certain product, the material-related manufacturing-induced properties are often seen as by-products of the process. With regard to metal forming, all manufacturing processes inherently influence the mechanical properties of the manufactured material. In many cases, these mechanical manufacturing-induced properties are merely regarded in terms of restrictions in product development. However, with respect to a manufacturing-integrated product development approach, the mechanical properties are of special interest, since we aim at utilizing their full potential to maximize the product performance.

Dont have a licence yet? Then find out more about our products and how to get one now:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

über 102.000 Bücher
über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

Automobil + Motoren
Bauwesen + Immobilien
Business IT + Informatik
Elektrotechnik + Elektronik
Energie + Nachhaltigkeit
Finance + Banking
Management + Führung
Marketing + Vertrieb
Maschinenbau + Werkstoffe
Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

inform now

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

über 67.000 Bücher
über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

Automobil + Motoren
Bauwesen + Immobilien
Business IT + Informatik
Elektrotechnik + Elektronik
Energie + Nachhaltigkeit
Maschinenbau + Werkstoffe

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

inform now

Springer Professional "Wirtschaft"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft" erhalten Sie Zugriff auf:

über 67.000 Bücher
über 340 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

Bauwesen + Immobilien
Business IT + Informatik
Finance + Banking
Management + Führung
Marketing + Vertrieb
Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

inform now

previous chapter New Technologies: From Basic Ideas to Mature Technologies

next chapter Finding the Best: Mathematical Optimization Based on Product and Process Requirements

Artymiak P, Bukowski L, Feliks J (1997) Forecasting of durability of machin components using artificial neural network. In: 3rd International Conference on Neural Networks, Kule 430, Oct 1997

Bäumel A, Seeger T (1990) Materials data for cyclic loading, Mater Sci Monog 61, Elsevier

Bergmann JW (1983) Zur Betriebsfestigkeit gekerbter Bauteile auf der Grundlage der örtlichen Beanspruchungen. Dissertation, TU Darmstadt

Bödecker J (2013) Randschichtmodifikation von integral verzweigten Blechprofilen mit UFG Gradientengefügen. Dissertation, TU Darmstadt

Boller C, Seeger T, Vormwald M (2008) Materials database for cyclic loading. Fachgebiet Werkstoffmechanik, TU Darmstadt

Bott A (2015) Nichtparametrische Schätzung einer (bedingten) Verteilung ausgehend von Daten mit zusätzlichen Messfehlern. Dissertation, TU Darmstadt

Bott A, Kohler M (2016a) Adaptive estimation of a conditional density. Int Stat Rev 84:291–316CrossRef

Bott A, Kohler M (2016b) Nonparametric estimation of a conditional density. (To appear in Ann I Stat Math)

Brooks I, Lin P, Palumbo G et al (2008) Analysis of hardness-tensile strength relationships for electroformed nanocrystalline materials. Mat Sci Eng A 491:412–419CrossRef

Bruder E, Bohn T, Müller C (2008) Properties of UFG HSLA steel profiles produced by linear flow splitting. Mater Sci Forum 584–586:661–666CrossRef

Bruder E (2011) Thermische Stabilität von Stählen mit ultrafeinkörnigen Gradientengefügen und deren mechanische Eigenschaften. Dissertation, TU Darmstadt

Bruder E (2012) The effect of deformation texture on the thermal stability of UFG HSLA steel. J Mater Sci 47:7751–7758CrossRef

Carsley JE, Fisher A, Milligan WW, Aifantis EC (1998) Mechanical behavior of a bulk nanostructured iron alloy. Metall Mater Trans A 29A:2261–2271CrossRef

Devroye L, Lugosi G (1996) A universally acceptable smoothing factor for kernel density estimation. Ann Stat 24:2499–2512CrossRef

Devroye L, Lugosi G (2001) Combinatorial methods in density estimation. Springer, New YorkCrossRef

Ehrlenspiel K, Kugelfischer Georg Schäfer & Co. (1968) Vorrichtung zur Bestimmung der Wälzfestigkeit von rotationssymmetrischen Körpern. Patentschrift Nr. 1 260 824

el Dsoki C, Hanselka H, Kaufmann H et al (2009) Das ANSLC Programm zur Abschätzung zyklischer Werkstoffkennwerte. Materialwissenschaften und Werkstofftechnik 40(8):612–617CrossRef

el Dsoki C, Lohmann F, Hanselka H et al (2012) Influence of the topology of an artificial neural network on the results for estimating the cyclic material proper-ties. Mater Sci Eng 43(8):681–686

Furer D, Kohler M, Krzyżak A (2013) Fixed-design regression estimation based on real and artificial data. J Nonparametr Stat 25:223–241CrossRef

Furer D, Kohler M (2015) Smoothing spline regression estimation based on real and artificial data. Metrika 78:711–746CrossRef

Gaško M, Rosenberg G (2011) Correlation between hardness and tensile properties in ultra-high strength dual phase steels—short communication. Mater Eng 18:155–159

Glover D (1982) A ball-rod rolling contact fatigue tester, rolling contact fatigue testing of bearing steels. In: Hoo JJC (ed) ASTM STP 771, pp 107–124

Gramlich S (2013) Vom fertigungsgerechten Konstruieren zum produktionsintegrierenden Entwickeln: Durchgängige Modelle und Methoden im Produktlebenszyklus. Dissertation, TU Darmstadt

Gramlich S, Roos M, Ahmels L, Kaune V, Müller C, Bauer O, Karin I, Tomasella A, Melz T (2015) Ein wissensbasierter fertigungsintegrierender Produktentwicklungsansatz. In: Binz H, Bertsche B, Bauer W, Roth D (eds) Stuttgarter Symposium für Produktentwicklung: Entwicklung smarter Produkte für die Zukunft, Stuttgart, 19 June 2015

Groche P, Vucic D, Jöckel M (2007) Basics of linear flow splitting. J Mater Process Technol 183:249–255CrossRef

Györfi L, Kohler M, Krzyżak A, Walk H (2002) A distribution-free theory of nonparametric regression. Springer, New YorkCrossRef

Hall EO (1951) The deformation and ageing of mild steel: III discussion of results. Proc Phys Soc Lond 64:747–753CrossRef

Hansmann M, Kohler M (2016a) Estimation of quantiles from data with additional measurement errors. (To appear in Stat Sinica)

Hansmann M, Kohler M (2016b) Estimation of conditional quantiles from data with additional measurement errors

Hatscher A (2004) Abschätzung zyklischer Kennwerte von Stählen. Dissertation, TU Clausthal

Heinrietz A, Diefenbach C, Landersheim V et al. (2011) Potential innovativer Methoden für den Betriebsfestigkeitsnachweis unter Berücksichtigung von Werkstoff und Fertigung. Presented at DVM Tagung Betriebsfestigkeit, 2011

Hoffmann G, Lipp K (2002) Design for rolling contact fatigue 2002 advances in powder metallurgy & particulate materials. In: Conference Proceedings 2002 P/M World Congress, MPIF, Orlando, 2002

Höppel HW, Mughrabi H, Vinogradov A (2009) Fatigue Properties of Bulk Nanostructured Materials. In: Zehetbauer MJ, Zhu YT (eds) Bulk nanostructured materials. Wiley, Weinhein, pp 481–500CrossRef

Hornbogen E (2006) Werkstoffe—Aufbau und Eigenschaften von Keramik-, Metall-, Polymer-, und Verbundwerkstoffen. Springer, Heidelberg

Hughes D, Hansen N (1997) High angle boundaries formed by grain subdivision mechanisms. Acta Mater 45(9):3871–3886CrossRef

Iwahashi Y, Furukawa M, Horita Z et al (1998) Microstructural characteristics of ultrafine-grained aluminum produced using equal-channel angular pressing. Metall Mater Trans A 29(9):2245–2252CrossRef

Joshi SP, Ramesh KT (2008) Grain size dependent shear instabilities in body centered and face-centered cubic materials. Mat Sci Eng A 493:65–70CrossRef

Karin I, Lommatzsch N, Lipp K et al. (2012) Gestaltung von Wälzkontakten mit spaltprofilierten Flanschen. In: Tagungsband des 4. Zwischenkolloquiums vom SFB666, Darmstadt, 14–15 Nov 2012, pp 123–130

Karin I, Tomasella A, Landersheim V et al (2013a) Application of the local strain approach on a rolling point contact model. Int J Fatigue 47:351–360CrossRef

Karin I, Hößbacher J, Lipp K et al (2013b) Prüfung linearer Bauteile auf Wälzfestigkeit. Mater Test 55(1):12–16CrossRef

Karin I, Wagner C, Lipp K et al. (2014) Innovative Linearsysteme mit spaltprofilierten Wälzkontaktflächen—Nutzung der Möglichkeiten der kontinuierlichen Fließfertigung zur Funktionsintegration. In: Tagungsband des 5. Zwischenkolloquiums vom SFB666, Mörfelden-Walldorf, 19–20 Nov 2014, pp 123–132

Karin I (2016) Zur Verwendung von durch Spaltprofilieren hergestellten Blechprofilen als wälzbeanspruchte Oberflächen im Vergleich zum Ausgangszustand. Dissertation, TU Darmstadt

Kaune V (2013) Entstehung und Eigenschaften von UFG Gradientengefügen durch Spaltprofilieren und Spaltbiegen höherfester Stähle. Dissertation, TU Darmstadt

Landersheim V, Rullbaum F, Jöckel M et al. (2010) Untersuchung schädigungsmechanischer Ansätze an UFG Gefügebauteilen sowie Bewertung ihrer Schwingfestigkeit mit Hilfe der FEM, SFB 666 3. Zwischenkolloquium des Sonderforschungsbereichs 666, Darmstadt, Sept 2010

Landersheim V (2013) Numerische Schwingfestigkeitsbewertung inhomogener Spaltprofile mit dem örtlichen Dehnungskonzept. Dissertation, TU Darmstadt

Langdon T, Furukawa M, Nemoto M et al (2000) Using equal-channel angular pressing for refining grain size. JOM 52(4):30–33CrossRef

Manson SS (1965) Fatigue: a complex subject—some simple approximation. Exp Mech 5:193–226CrossRef

Marquardt C, Zenner H (2003) Neurolebensdauer-Vorhaben Nr. 346, Forschungskuratorium Maschinenbau e.V., Frankfurt am Main

Marquardt C, Bacher-Höchst M, Zenner H (2006) Prognose von Werkstoff- Bauteilwöhlerelinien mit künstlich neuronalen Netzen. DVM-Bericht 673:145–154

Masendorf R (2000) Einfluss der Umformung auf die zyklischen Werkstoffkennwerte von Feinblech. Dissertation, TU Clausthal

Meggiolaro MA, Castro JTP (2004) Statistical evaluation of strain life fatigue crack initiation predictions. Int J Fatigue 26:463–476CrossRef

Müller C, Bohn B, Bruder E (2007) Severe plastic deformation by linear flow splitting. Mater Sci Eng Tech 38(10):842–854

Müller C, Bohn T, Bruder E et al (2008) UFG microstructures by linear flow splitting. Mater Sci Forum 584–586:68–73CrossRef

Nadaraya EA (1964) On estimating regression. Theor Probab Appl 9:141–142CrossRef

Niehuesbernd J, Müller C, Pantleon W (2013) Quantification of local and global elastic anisotropy in ultrafine grained gradient microstructures, produced by linear flow splitting. Mater Sci Eng A 560:273–277CrossRef

Niehuesbernd J, Bruder E, Müller C (2014) Influence of gradients in the elastic anisotropy on the reliability of residual stresses determined by the hole drilling method. Adv Mater Res 996:289–294CrossRef

Niehuesbernd J, Monnerjahn V, Bruder E, Groche P, Müller C (2016) Improving the formability of linear flow split profiles by laser annealing. Material Wiss Werkst (Submitted for publication)

Nommel A, Karin I, Hößbacher J (2012) Ein wahrer Antriebs-Kraftakt. Der Konstrukteur 2012(11):10–12

Okayasu M, Sato K, Mizuno M et al (2008) Fatigue properties of ultra-fine grained dual phase ferrite/martensite low carbon steel. Int J Fatigue 30:1358–1365CrossRef

Parzen E (1962) On the estimation of a probability density function and the mode. Ann Math Stat 33:1065–1076CrossRef

Pavlina EV, Van Tyne C (2008) Correlation of yield strength and tensile strength with hardness for steels. JMEPEG 17:888–893CrossRef

Prangnell P, Bowen J, Gholinia A (2001) The formation of submicron and nanocrystalline grain structures by severe plastic deformation. In: Dinesen et al. (ed.) Proceedings of the 22nd Risø International Symposium on Materials Science, Roskilde, 2001

Ramberg W, Osgood WR (1943) Description of stress-strain curves by three parameters. Technical Note No. 902. National Advisory Committee for Aeronautics, Washington DC

Rösler J, Harders H, Bäker M (2008) Mechanisches Verhalten der Werkstoffe. Vieweg+Teubner, Wiesbaden

Rosenblatt M (1956) Remarks on some nonparametric estimates of a density function. Ann Math Stat 27:832–837CrossRef

Schajer GS (1988) Measurement of non-uniform residual stresses using the hole drilling method. J Eng Mater Technol 110:338–343CrossRef

Scherer A (1997) Neuronale Netze—Grundlagen und Anwendungen, Vieweg-Verlag

Schwarz T (1996) Beitrag zur Eigenspannungsermittlung an isotropen, anisotropen sowie inhomogenen, schichtweise aufgebauten Werkstoffen mittels Bohrlochmethode und Ringkernverfahren. Dissertation, Staatliche Materialprüfanstalt (MPA), Universität Stuttgart

Smith KN, Watson P, Topper TH (1970) A stress-strain function for the fatigue of metals. J Mater 5(4):767–778

Song R, Ponge D, Raabe D et al (2006) Overview of processing, microstructure and mechanical properties of ultrafine grained bcc steels. Mater Sci Eng A 441:1–17CrossRef

Valiev R (2004) Nanostructuring of metals by severe plastic deformation for advanced properties. Nat Mater 3:511–516CrossRef

Valiev R, Langdon T (2006) Principles of equal-channel angular pressing as a processing tool for grain refinement. Prog Mater Sci 51:881–981CrossRef

Valiev R, Estrin Y et al (2006) Producing bulk ultrafine-grained materials by severe plastic deformation. JOM 58(4):33–39CrossRef

Wagner C, Gramlich S, Kloberdanz H (2014) Entwicklung innovativer Produkte durch Verknüpfung von Funktionsintegration und Fertigungsprozessintegration. In: Krause D, Paetzold K, Wartzack S (eds) Proceedings of the 24th Symposium Design for X, Bamberg, 1–2 Oct 2014, pp 361–372

Wagner C, Roos M, Gramlich S, Kloberdanz H (2016) Process integrated design guidelines: systematically linking manufacturing processes to product design. In: Marjanovic D, Storga M, Pavkovic N, Bojcetic N, Skec S (eds) Proceedings of the DESIGN 2016 14th International Design Conference, Dubrovnik, pp 739–748

Wang YM, Ma E (2004) Strain hardening, strain rate sensitivity, and ductility of nanostructured metals. Mater Sci Eng A 375–377:46–52CrossRef

Watson GS (1964) Smooth regression analysis. Sankhya Series A 26:359–372

Wilamowski BM (2009) Neural network architectures and learning algorithms. IEEE Ind Electron Mag 3(4):56–63CrossRef

Williams CR, Lee YL, Rilly JT (2002) A practical method for statistical analysis of strain-life fatigue data. Int J Fatigue 25:427–436CrossRef

Zell A (1994) Simulation Neuronaler Netze, Oldenbourg-Verlag

Title: Manufacturing Induced Properties: Determination, Understanding, and Beneficial Use
Authors: L. Ahmels
A.-K. Bott
E. Bruder
M. Gibbels
S. Gramlich
M. Hansmann
I. Karin
M. Kohler
K. Lipp
T. Melz
C. Müller
D. Neufeld
J. Niehuesbernd
M. Roos
A. Tomasella
S. Ulbrich
R. Wagener
A. Walter
Publisher: Springer International Publishing
Book: Manufacturing Integrated Design
Print ISBN: 978-3-319-52376-7

Electronic ISBN: 978-3-319-52377-4

Copyright Year: 2017
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-319-52377-4_4

Springer Professional

Abstract

Please log in to get access to your license.

Dont have a licence yet? Then find out more about our products and how to get one now:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Springer Professional "Technik"

Springer Professional "Wirtschaft"

Premium Partners