Eigenschaftsgeregelte Umformprozess für mehr Nachhaltigkeit

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Wie die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) am 16. März 2018 bekanntgab, werden ab 2019 14 neue Schwerpunktprogramme mit einem Gesamtfördervolumen von 80 Millionen Euro für drei Jahre eingerichtet. "Eigenschaftsgeregelte Umformprozesse" heißt eines dieser Schwerpunktprogramme und wird koordiniert von Prof. Dr.-Ing. Markus Bambach vom Lehrstuhl Konstruktion und Fertigung der Brandenburgischen Technischen Universität (BTU) Cottbus-Senftenberg. Das interdisziplinär angelegte Schwerpunktprogramm bringt Experten aus Umform-, Werkstoff-, Mess- und Regelungstechnik zusammen. "Umformprozesse sind heute überwiegend gesteuerte Prozesse, das heißt, im Umformprozess findet keine Messung und Regelung der eigenschaftsbestimmenden Mikrostruktur statt", erklärt Prof. Bambach. Wenn Umformprozesse sich nicht auf Schwankungen im Prozess und in den Werkstückeigenschaften einstellen können, müssen lange Entwicklungsphasen für neue Werkstoffe und Produkte, eine aufwendige Nachbearbeitung sowie die Produktion von Ausschuss in Kauf genommen werden. 

Laut der BTU durchlaufen circa 90 Prozent des produzierten Stahls mindestens einen Umformschritt bei der Verarbeitung zum Endprodukt. Schätzungen zufolge gehe circa ein Drittel des hergestellten Stahls aufgrund von Ausschuss und spanender Bearbeitung verloren. Zunehmende Anforderungen an die Ressourceneffizienz und Nachhaltigkeit verstärken den Bedarf nach eigenschaftsgeregelten Umformprozessen, bei denen Produktgestalt und -eigenschaften trotz unvermeidbarer Schwankungen innerhalb vorgegebener Toleranzen eingestellt werden. "Die Herausforderungen für die Entwicklung eigenschaftsgeregelter Umformprozesse resultieren daraus, dass die Wirkung des Werkzeugs auf das Werkstück hochgradig nichtlinear sowie zeitlich und örtlich verteilt ist", erklärt Bambach weiter. Für eine Eigenschaftsregelung müssen Umformprozesse somit als örtlich verteilte und zeitlich veränderliche Systeme verstanden und auf ihre Regelbarkeit hin untersucht werden. Das Schwerpunktprogramm zeichnet sich außerdem durch die gezielte Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses und ein Gleichstellungskonzept aus.