Forschung
Feinkornwalzen - Photo: Ralf-Buechler
29.07.2020

Werkstoffeigenschaften verbessern dank Feinkornwalzen

IPH erforscht neues Verfahren zur Einstellung eines ultrafeinen Gefüges in Stahlbauteilen

Kann das Querkeilwalzen die Eigenschaften eines Werkstoffs verbessern? Dieser Frage gehen Wissenschaftler am Institut für Integrierte Produktion Hannover (IPH) gGmbH im Forschungsprojekt „Feinkornwalzen“ nach.
 
Ihr Ziel ist es, mittels eines einfachen Walzprozesses ein ultrafeines Gefüge einzustellen und so die Festigkeit und Duktilität von Stahlbauteilen zu erhöhen.  Beim Querkeilwalzverfahren werden üblicherweise Vorformen für Bauteile hergestellt, die anschließend im Schmiedeprozess ausgeformt werden.
 
Welche Möglichkeiten das Querkeilwalzen noch bietet, erproben die Ingenieurwissenschaftler des IPH im neuen Forschungsprojekt
„Feinkornwalzen“.
Die Wissenschaftler wollen durch das Walzen nicht die Geometrie der Bauteile verändern, sondern die Gefügestruktur. Diese Veränderung ist nicht mit bloßem Auge ersichtlich: Ein Zylinder bleibt ein Zylinder. Der Unterschied steckt im Inneren des Werkstücks. Die kleinen Partikel, aus denen der Werkstoff besteht, werden zu einem ultrafeinen Gefüge gewalzt.
Das hat den Vorteil, dass das Material eine höhere Festigkeit und Duktilität aufweist. Damit ist es möglich, kleinere und leichtere
Bauteile zu konstruieren, die trotzdem hohen Belastungen standhalten –
beispielsweise für den Leichtbau.
 
Um ein ultrafeines Gefüge einzustellen, werden bisher zum Beispiel Verfahren wie „Equal Channel Angular Extrusion“ (ECAE) und „High Pressure Torsion“ (HPT) genutzt. Diese können allerdings nur schwer in bestehende industrielle Fertigungsketten implementiert werden, da sie spezielle Maschinen benötigen und mit einem hohen zeitlichen Aufwand verbunden sind. Mit dem Feinkornwalzen wollen die IPH-Ingenieure eine Möglichkeit schaffen, mit bestehenden Querkeilwalzanlangen die Werkstoffeigen-schaften zu verbessern. Schmiedeunternehmen könnten damit hohe Anschaffungskosten vermeiden und das Feinkornwalzen flexibel in schon bestehende Produktionsabläufe integrieren.
 
Derzeit legen die IPH-Ingenieure einen Querkeilwalzprozess aus, der zwar das Gefüge verändert, aber nicht die Geometrie des Bauteils. Anschließend untersuchen sie in Simulationsstudien und Experimenten, welche Parameter einen Einfluss auf den Prozess des Feinkornwalzens haben. Dazu variieren sie beispielsweise den Schulterwinkel, den Keilwinkel, die Umformgeschwindigkeit und die Temperatur des Werkstoffs sowie des Werkzeugs. Zudem untersuchen die Wissenschaftler, wie sich das Gefüge verändert, wenn das Bauteil nach dem Walzen in Öl, Wasser oder an der Luft abgekühlt wird. Ziel der Forscher ist es, aus den untersuchten
Parameterkombinationen ein Prozessfenster abzuleiten, das einen Walzprozess ermöglicht, bei dem sich das Gefüge wie gewünscht verändert und die Korngröße nach dem Walzen im ultrafeinkörnigen Bereich liegt.
 
Das Projekt wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert und läuft zwei Jahre.

Schlagworte

Entwicklung

Verwandte Artikel

Die Gläserne Manufaktur in Dresden
05.01.2026

Ende der Fahrzeugproduktion am VW-Standort Dresden

Die Manufaktur bleibt Auslieferungszentrum von Volkswagen und bekommt einen Innovationscampus für zentrale Technologiefelder

2016 Architekt Campus Deutschland Entwicklung EU Forschung Forschungsprojekt ING Innovation Lieferung Produktion Sachsen Stiftung Unternehmen USA Volkswagen VW Wettbewerb Wirtschaft Zwickau
Mehr erfahren
Hochofen 5a von ArcelorMittal Eisenhuettenstadt am Oder-Spree-Kanal
23.12.2025

Rohstahlproduktion in Deutschland sinkt weiter

Deutsche Stahlindustrie steuert auf viertes Krisenjahr in Folge zu und braucht dringend Schutzinstrument im Stahlaußenhandel

Deutschland Energie Entwicklung EU EU-Kommission Handel Industrie LED Produktion Stahl Stahlerzeugung Stahlindustrie Stahlmarkt Stahlproduktion Wirtschaft Wirtschaftsvereinigung Zahlen
Mehr erfahren
Von links: Thomas Micka (LENA), Dr.-Ing. Franziska Sondej (Fraunhofer IFF), Dr.-Ing. Robert Kühn (Geschäftsführer ILG Ilsenburger Grobblech GmbH), Staatssekretärin Stefanie Pötzsch, Staatssekretär Thomas Wünsch, Dirk Trappe (LENA)
20.12.2025

Initiative zur industriellen Transformation der Wirtschaft in Sachsen-Anhalt

Der SETUp-Verbund sendet ein geschlossenes Signal, wie energieintensive Industrien künftig resilienter, wettbewerbsfähiger und klimafreundlicher aufgestellt werden können

ABB Automatisierung Blech Bund Elektrifizierung Emissionen Energie Energieeffizienz Entwicklung Erdgas Ergebnis EU Forschung Fraunhofer Grobblech Handel HZ Ilsenburger Grobblech GmbH Industrie ING Innovation Investition KI Klima Klimaschutz Kooperation Kreislaufwirtschaft Optimierung Politik Produktion Sachsen Salzgitter Salzgitter AG Stahl Stahlindustrie Transformation Umwelt Unternehmen USA Walzwerk Wasserstoff Wettbewerb Wirtschaft Wirtschaftsstandort Zahlen Zukunftstechnologie Zusammenarbeit
Mehr erfahren
Der neue Standort in Peking vereint Entwicklung, Vertrieb, Service und Schulung
19.12.2025

AICHELIN Group treibt Expansion in Asien voran

Grundsteinlegung für einen neuen Standort in Indien, neues Headquarter in China

Aluminium Asien Automobil China Entwicklung Getriebe Indien Industrie Innovation Investition KI Produktion Schulung Service Strategie Umzug Unternehmen Vertrieb
Mehr erfahren
Martin Sisolak ist neuer CEO bei ArcelorMittal Building Solutions
19.12.2025

Martin Sisolak ist neuer CEO bei ArcelorMittal Building Solutions

Martin Sisolak folgt auf Michael Heine, der das Unternehmen zum Jahresende verlassen wird, um sich neuen beruflichen Herausforderungen zu widmen

ArcelorMittal Deutschland Entwicklung EU Innovation Investition Leichtbau Logistik Produktion Profile Sachsen Stahl Strategie Unternehmen
Mehr erfahren