Sonderforschungsbereich SFB 1120

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Herkunft: [1] -- ArthurMcGill (Diskussion) 09:37, 21. Okt. 2016 (CEST)

Der Sonderforschungsbereich (SFB 1120) ist ein an der RWTH Aachen angesiedelter Sonderforschungsbereich, bei dem sich verschiedene Institute zusammengefunden haben um gemeinsam an der Thematik „Bauteilpräzision durch Beherrschung von Schmelze und Erstarrung in Produktionsprozessen“ zu arbeiten. Bei der Herstellung hochpräziser Bauteile durch Fertigungsverfahren, bei denen der zu bearbeitende Werkstoff eine schmelzflüssige Phase durchläuft, werden Geometrie und Oberfläche des Bauteils durch die Bedingungen des Schmelzflusses und der Schmelzerstarrung bestimmt. Ziel der Zusammenarbeit im Sonderforschungsbereich ist es nun für schmelzbehaftete Fertigungstechnologien Maßnahmen zur Erhöhung und Erzielung der Präzision abzuleiten. Präzision beschränkt sich dabei nicht nur auf kleine Bauteile, sondern umfasst auch oft große Bauteile, bei denen eine hohe Fertigungspräzision mit einer verkürzten Prozesskette ohne Nacharbeit durch die hohen Bauteilkosten besondere wirtschaftliche Vorteile nach sich ziehen. Neben konstruktiven sowie fertigungstechnischen Faktoren beeinflussen dabei vor allem thermische Effekte die Genauigkeit eines Bauteils. Diese thermischen Effekte resultieren aus Erstarrungsvorgängen, Wärmeübergang zwischen Schmelze und Werkzeug, Wärmeableitung im Bauteil sowie durch Kristallisationsprozesse und Gefügeänderungen.

Der Sonderforschungsbereich[Bearbeiten]

Ziel[Bearbeiten]

Das Ziel des Sonderforschungsbereiches ist es, für schmelzebasierte Fertigungstechnologien (Urformen, Fügen, Trennen, Generative Fertigung, Beschichten) eine Strategie zu entwickeln, mit der die Präzision um mindestens eine Größenordnung bezogen auf Geometriefehler, innere Bauteilfehler und Oberflächengenauigkeiten gesteigert werden kann. Eine Hauptforderung der produzierenden Unternehmen ist höchste Präzision in der Fertigung in möglichst einfachen Prozessketten und wenigen Prozessschritten, um zu wettbewerbsfähigen Kosten eine stabile und nachhaltige Produktion in Hochlohnländern wie Deutschland erhalten und ausbauen zu können.

Zentrale Fragen die die Umsetzung dieses Vorhabens betreffen, beziehen sich auf die physikalischen Effekte und Prozesse die die Schmelz- und Erstarrungsprozesse beeinflussen, wie deren Interaktion bezogen auf die erzielbare Präzision ist und sich diese Prozesse selektiv und prädiktiv zur Erhöhung der Bauteilpräzision beeinflussen lassen. Das zentrale Ergebnis des Sonderforschungsbereiches ist die multiskalige Beherrschung der Schmelze und eine prädiktive Prozessführung bei schmelzebasierten Fertigungsprozessen, ausgehend von der Schmelzeentstehung über den Schmelzefluss bis zur Erstarrung als Voraussetzung für die Erhöhung der Präzision und die Vermeidung von Prozessfehlern in und an schmelztechnisch hergestellten Bauteilen.

Organigramm[Bearbeiten]

Institute[Bearbeiten]

Die folgenden zehn Einrichtungen der RWTH Aachen sind am Sonderforschungsbereich beteiligt:

Institut	Leitung	Website
Institut für Oberflächentechnik IOT	Prof. Dr.-Ing. Kirsten Bobzin	www.iot.rwth-aachen.de
Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik ISF	Prof. Dr.-Ing. Uwe Reisgen	www.isf.rwth-aachen.de
Lehrstuhl für Computergestützte Analyse Technischer Systeme CATS	Dr.-Ing. Stefanie Elgeti , Prof. Marek Behr	www.cats.rwth-aachen.de
Lehr- und Forschungsgebiet Nichtlineare Dynamik der Laser-Fertigungsverfahren NLD	Prof. Dr. rer. nat. Wolfgang Schulz	www.nld.rwth-aachen.de
Lehrstuhl für Lasertechnik LLT	Prof. Dr. rer. nat. Reinhart Poprawe	www.llt.rwth-aachen.de
Lehrstuhl für Kunststoffverarbeitung IKV	Univ.-Prof. Dr.-Ing. Christian Hopmann	www.ikv-aachen.de
Lehrstuhl für das gesamte Gießereiwesen und Gießerei-Institut GI	Univ. Prof. Dr.-Ing. A. Bührig-Polaczek	www.gi.rwth-aachen.de
Lehrstuhl für Mikrostrukturanalytik und Gemeinschaftslabor für Elektronenmikroskopie GFE	Univ.-Prof. Dr. rer. nat. J. Mayer	www.gfe.rwth-aachen.de
ACCESS e. V. An-Institut an der RWTH Aachen ACCESS	Prof Dr.-Ing. A. Bührig-Polaczek	www.access.rwth-aachen.de
Graduiertenschule Aachen Institute for Advanced Study in Computational Engineering Science AICES	Prof. Roger A. Sauer	www.aices.rwth-aachen.de

Industriebeirat[Bearbeiten]

Constellium (C-TEC)
Ingenieurbüro Dr. Tobias Loose
Kistler Instrumente AG
Listemann AG
MAGMA GmbH
Oerlikon Metco Management
Phoenix Contact GmbH & Co. KG
Robert Bosch GmbH
Rofin-Lasag AG
Rofin-Sinar Laser GmbH
Rolls-Royce Deutschland LTD & Co. KG
RWP GmbH
Salzgitter-Mannesmann Forschung GmbH
SIEMENS AG
Sigma Engineering GmbH
Simcon Kunststofftechnische Software GmbH
Trumpf GmbH + Co. KG
VOLKSWAGEN AG

Projekt[Bearbeiten]

Zur Umsetzung des skalen- und prozessübergreifenden Ansatzes zur Analyse, Beschreibung und Beherrschung der ablaufenden und sich gegenseitig beeinflussenden Teilvorgänge bei schmelzebasierten Fertigungsprozessen sowie zur Erforschung geeigneter Maßnahmen zur Vermeidung von Prozessfehlern wird die Arbeit des SFB in zwei Projektbereiche und drei thematische Säulen untergliedert. Die thematischen Säulen stellen dabei den Kern des Sonderforschungsbereiches dar, der den grundsätzlichen Ansatz Analysieren, Verstehen, Beherrschen wiederspiegelt. Die beiden Projektbereiche tragen mit ihren unterschiedlichen Größenskalen, Verfahren und Werkstoffen zu einem gesamtumfassenden Bild des Verständnisses und der Kontrolle schmelzebasierter Fertigungsprozesse bei.

Datei:Projektstruktur.png

Projektstruktur des Sonderforschungsbereichs 1120

Projektbereich A[Bearbeiten]

Projektbereich B[Bearbeiten]

Makroskalige Schmelzdimension

Arbeitskreisgruppen[Bearbeiten]

In der wissenschaftlichen Struktur des Sonderforschungsbereiches wird neben den beiden prozessspezifischen Projektbereichen eine Arbeitskreisstruktur angelegt, die sich den technologischen und methodischen Fragen der Analyse, der Prozessbeschreibung und der Kompensation bzw. Steuerung und Regelung von Prozessparametern und thermischen bzw. werkstofflichen Effekten widmet. Es gibt insgesamt 3 Arbeitskreisgruppen (Diagnose, Modellbildung, Kompensation) von denen jede in 4 Arbeitskreise aufgeteilt ist.

Diagnose[Bearbeiten]

Es gibt folgende Arbeitskreise:

Prozessregelung und In-Situ-Prozessparameterbestimmung
Materialbeeinflussung und Gefügezusammensetzung
Thermische Beeinflussung bei der Prozessführung
Kompensation bei komplexen Geometrien

Modellbildung[Bearbeiten]

Es gibt folgende Arbeitskreise:

Modellierung des Energietransfers an Grenzflächen
Prozessmodell zur Schmelzbaddynamik und multiskalige Mehrphasenmodellierung der Schmelze
Thermomechanische mehrskalige Modellierung der fest-flüssig Interaktionen bei der Erstarrung
Effiziente numerische Methoden