Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWMIm Projekt MUC-Transfer entwickeln das Fraunhofer IWM, die TU München und die thyssenkrupp Rasselstein GmbH am Beispiel dünner Blechwerkstoffe ein innovatives Verfahren zur Charakterisierung und Validierung von Materialkarten – für bessere Simulationen und effizientere Fertigungsprozesse.
MUC-Transfer: Charakterisierung und Validierung von Materialmodellen für dünne Blechwerkstoffe mittels MUC-Tests
Laufendes Forschungsprojekt
Projektbeschreibung
Das Projekt MUC-Transfer zielt auf die Entwicklung eines ganzheitlichen Charakterisierungs- und Validierungsverfahrens für Materialkarten (d.h. für strukturierte Eingangsdaten zur Beschreibung des Werkstoffverhaltens in der Simulation) von dünnen Blechwerkstoffen für den industriellen Einsatz ab. Konkret sollen damit Materialkarten für schwer charakterisierbare dünne Blechwerkstoffe erstellt, validiert und für die präzise Auslegung von ein- oder mehrstufigen Umformprozessen bereitgestellt werden – ein zentraler Baustein für die digitale Transformation in der Blechumformung.
Ausgangspunkt ist der von der TU München im Rahmen eines DFG-Grundlagenprojekts entwickelte MUC-Test (MUC = Material under Control), der eine verbesserte Vorhersagequalität von Simulationsmodellen bei komplexen Verformungszuständen erlaubt. Im Rahmen von MUC-Transfer werden diese Erkenntnisse mit dem am Fraunhofer IWM verfügbaren Virtuellen Labor kombiniert und bzgl. der Anwendung auf dünne Blechwerkstoffe weiterentwickelt.
Gemeinsam mit dem Anwendungspartner thyssenkrupp Rasselstein soll die neuartige Methode beispielhaft auf Verpackungsstahl angewandt und in die industrielle Praxis überführt werden. Im Fokus stehen dabei höherfeste und umformfähige Verpackungsqualitäten, da diese eine Dickenreduzierung und somit eine Materialeinsparung bei gleichbleibender Funktionalität ermöglichen. Bei einer jährlichen Produktionsmenge von rund 1,5 Millionen Tonnen Verpackungsstahl durch die thyssenkrupp Rasselstein GmbH – etwa ein Zehntel des weltweiten Bedarfs – bieten sich hier enorme Potenziale zur Effizienzsteigerung und Ressourcenschonung.
Teilvorhaben Fraunhofer IWM
Das Fraunhofer IWM bringt seine Expertise im Bereich der simulationsgestützten Werkstoffcharakterisierung ein, insbesondere durch das Virtuelle Labor. Dieses wird im Projekt gezielt für dünne Blechwerkstoffe mit einer Dicke von unter 0,30 mm weiterentwickelt. Ziel ist es, präzise angepasste Materialdaten zur Simulation des Verhaltens der Blechwerkstoffe zu erzeugen und mit dem MUC-Test zu validieren.
Darüber hinaus werden die eingesetzten Methoden im Hinblick auf eine übertragbare Nutzung in weiteren Anwendungsfeldern (z. B. Bipolarplatten, Sensoren, Steckverbindungen) weiterentwickelt. Ein besonderer Fokus liegt auf der Entwicklung eines nutzerfreundlichen Interfaces sowie einer webbasierten Version des Virtuellen Labors, um dessen Anwendung in der Industrie deutlich zu vereinfachen und zu beschleunigen.
Transfer der Projektergebnisse in FuE-Leistungen des Fraunhofer IWM
- Erstellung und Validierung zuverlässiger Materialkarten für dünne Blechwerkstoffe
- Kombinierte Anwendung von MUC-Test und Virtuellem Labor für realitätsnahe Simulationsergebnisse
- Web-basierte Anwendung des Virtuellen Labors für eine breite industrielle Nutzbarkeit
- Reduzierung von Materialeinsatz durch optimierte Auslegung
- Unterstützung bei der Digitalisierung der Werkstoffcharakterisierung und Prozessentwicklung
Förderhinweis
