Virtuelle Stärke von Flugzeugstahlteilen
Das Heißprägen kam bislang recht erfolgreich in der Fahrzeugindustrie zum Einsatz. Das auch als Presshärten bekannte Verfahren erhöht die Festigkeit eines Materials, indem das Metall geformt wird, während es sehr heiß ist, und dann in einem gekühlten Formwerkzeug abgeschreckt. d. h. sehr schnell abgekühlt wird. So kann aus Blechen von geringer Zugfestigkeit sehr hochfester Stahl hergestellt werden. Qualitätsstahl für Luft- und Raumfahrt wurde bislang nicht mit Presshärten bearbeitet. Die Wissenschaftler bewerteten das Potenzial des Verfahrens, den Anforderungen eines Mantelstromtriebwerks gerecht zu werden, mit Hilfe der EU-Finanzhilfen für das Projekt "Hot sheet metal forming of aerospace materials - Virtual manufacturing and enhanced quality" (VIMAQ). Sie nutzten eine Kombination aus Modellierung und Experimenten, um die Fertigung einer Stahlblechscheibe und einer Leitschaufel zu untersuchen. Schlüsselziele waren die Suche nach einer geeigneten Stahlsorte und die Entwicklung eines genaues Modells von Werkstoff und Prozess. Das Team untersuchte außerdem die Vorteile des Einsatzes von endkonturnahen Rohlingen der Teile, um Materialabfall zu vermeiden und Bearbeitungszeit während des Presshärteschritts einzusparen. Die Forscher experimentierten mit Flachwalzen, einem Verfahren, das typischerweise für Standardstreifen oder Platten verwendet wird. Man gewann wesentliche Erkenntnisse über den Einsatz des Presshärtens bei Qualitätsstahl für Luft- und Raumfahrt. Die Forscher stellten fest, dass die Fertigung der Blechscheibe mit den innerhalb des Projekts erkundeten Prozessen auf industriellem Niveau erfolgen kann. Die Herstellung der Leitschaufel mit ungleichmäßiger Dicke gestaltete sich jedoch problematischer. Walzversuche ergaben ein geeignetes Profil, verursachten allerdings eine Oberflächenoxidation, welche die Oberflächenqualität verschlechterte. Das wichtigste Problem bestand darin, dass die Materialien, nicht die erforderliche Festigkeit erreichten. Das Team hat folglich drei verschiedene Luftfahrtedelstähle als Kandidaten für das Presshärten verworfen und echte Probleme ermittelt, die zukünftig in Betracht gezogen werden müssen.
Schlüsselbegriffe
Stahlteile, Presshärten, heißes Walzblech, Luft- und Raumfahrtmaterialien, virtuelle Fertigung
