In Zusammenarbeit mit den Partnern DYNAmore und der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg entwickelt HEGGEMANN in den nächsten vier Jahren einen Prozess zur optimierten Herstellung von Blechformteilen aus Titanlegierungen für die Luftfahrt.
Hauptziel des im Rahmen des Luftfahrtforschungsprogramms der Bundesregierung geförderten und im Juli 2020 gestarteten Verbundprojektes TISTRAQ ist die Entwicklung eines Umformprozesses für die energie- und materialeffiziente Herstellung von Blechformteilen aus α+β-Titanlegierungen mit gesteigerten mechanischen Kennwerten durch eine prozessintegrierte Wärmebehandlung. Dabei werden erstmalig derartige Titanlegierungen schnellerwärmt und mit temperierten Werkzeugen definiert abschreckumgeformt. Die prozessintegrierte Wärmebehandlung erhöht das Leichtbaupotential durch die Steigerung mechanischer Eigenschaften und senkt die Herstellkosten für blechbasierte Titanbauteile durch den Entfall einer nachgelagerten Wärmebehandlung.
Durch die angestrebte sehr kurze Prozesszeit (TISTRAQ: TItanium Solution Treated & RApid Quenching) soll zudem die Bildung einer sauerstoffangereicherten spröden Randschicht (Alpha Case) weitestgehend vermieden werden. Diese Prozessroute bietet somit ein großes Potential für die Steigerung der Leistungsfähigkeit und der Effizienz in der Luftfahrt, wo oftmals auch dünnwandige Strukturen aus Titanwerkstoffen immer noch sehr aufwendig mit viel Materialeinsatz zerspant werden.
Das von HEGGEMANN geleitete Projekt sieht vielfältige experimentelle Untersuchungen vor. Auf Basis der dann gewonnenen Erkenntnisse entwickelt DYNAmore ein thermomechanisch gekoppeltes Simulationsmodel, welches das Werkstoffverhalten und die Umformung unter Berücksichtigung der temperatur- und zeitabhängigen Phasenumwandlungskinetik beschreibt. Alle Versuche zum Aufheizen, dem werkzeuggebundenen Umformen und gleichzeitig schnellen Abkühlen werden bei HEGGEMANN entwickelt und durchgeführt. Die Charakterisierung der Materialzustände erfolgt durch die Werkstoffwissenschaftler in Erlangen. Dazu Dr. Thomas Meyer, Entwicklungsleiter bei HEGGEMANN: „Gerade in schwierigen Zeiten müssen wir intensiv an zukünftigen Themen arbeiten, um im internationalen Aerospace Markt mit kontinuierlichen Innovationen wettbewerbsfähig zu bleiben. Mit der Bewilligung dieses Luftfahrtforschungsprojekts können wir unsere Ideen gemeinsam mit unseren Partnern umsetzen und somit das Know-how zur Herstellung metallischer Leichtbaustrukturen noch weiter ausbauen.“
Die Partner im Verbundprojekt sind:
HEGGEMANN AG: 1962 als „Luftfahrttechnischer Betrieb“ gegründet hat sich HEGGEMANN als international anerkannter Spezialist für die Entwicklung und Fertigung komplexer metallische Leichtbaustrukturen in der Luft- und Raumfahrtindustrie etabliert. Gemäß dem Unternehmensmotto „360° - from Engineering to Production“ realisieren 230 Mitarbeiter für Kunden die komplette Wertschöpfungskette von der Entwicklung über die Serienreifmachung bis zur Produktion einbaufertiger Strukturen und Systeme. Insbesondere das Production & Quality Engineering zur Auslegung der stückzahloptimierten Fertigung sowie stetige Innovationen zeichnen das inhabergeführte Unternehmen mit Sitz am Airport Paderborn-Lippstadt aus.
FAU: Der Lehrstuhl für Allgemeine Werkstoffeigenschaften (WW1) der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg beschäftigt sich seit vielen Jahrzehnten mit der Erforschung der Mikrostruktur-Eigenschaftskorrelation von Werkstoffen und den zugehörigen Schädigungsmechanismen. Ein Schwerpunkt sind dabei Leichtmetallwerkstoffe, insbesondere auch Titan-Legierungen.
DYNAmore Material Competence Center (MCC):
Als Software- und Entwicklungsdienstleister bietet DYNAmore ein Produktportfolio an, das die gesamte Finite-Elemente-Suite LS-DYNA sowie zahlreiche FE-Modelle für die Crashsimulation umfasst. Einen besonderen Schwerpunkt im jüngst mit neuen, größeren Räumlichkeiten ausgestatteten DYNAmore Material Competence Center (MCC) bildet die Entwicklung von Werkstoffmodellen (Metalle, Kunststoffe und Composite- Materialien) und die Ableitung von Methoden zu deren Bedatung.
