Projektkurzbeschreibung

Generierung und Validierung von Materialkennwerten in Wärmeeinflusszonen für eine geschlossene Simulationskette von der Fügetechniksimulation bis zur Belastungssimulation im Anwendungsfall des Laserstrahlschweißens der ultra-hochfesten Stähle 22MnB5 und DP1000

Steckbrief

Eckdaten

Förderinstitution:
AiF (FOSTA)
Laufzeit:
01.04.2017 bis 30.09.2019
Projektnummer:
19449 N

Ansprechpartner am ISF

Ziel des Forschungsvorhabens ist es die Schließung der Simulationskette von der Fügetechnik- bis zur Crash-Simulation für ultrahochfeste Stähle (uhss) zu ermöglichen. Es soll ein vertieftes Verständnis der schweißprozessbedingten, temperaturver-laufsabhängigen Veränderung der Materialeigenschaften in der Wärmeeinflusszone (WEZ) gewonnen und in Simulationsansätze überführt werden.

Dazu werden in Materialproben die beim Laserstrahlschweißen in den verschiedenen WEZ-Bereichen auftretenden Temperaturverläufe nachgebildet. Anschließend werden die mechanisch-technologische Eigenschaften dieser Bereiche ermittelt und für die Belastungssimulation im Finite Elemente-Modell (FEM) implementiert. Der so erarbeitete Simulationsansatz wird zunächst für Zugversuche und bauteilähnliche Geometrien angewendet und später für den Einsatz in der Gesamtfahrzeugsimulation vereinfacht und exemplarisch an einem Bauteilkonzept umgesetzt.

Angestrebte Ergebnisse sind die Korrelation von Aufheizgeschwindigkeit und Umwandlungstemperaturen sowie Bestimmung des Einflusses auf die Gefügeausbildung, die Generierung von temperaturverlaufsabhängigen mechanisch-technologischen Eigenschaften in der WEZ von Laserstrahlschweißnähten und die Ermittlung des nötigen Detaillierungsgrades der im FEM-Modell abgebildeten Fügezone zur Verbesserung von Crashsimulationsergebnissen.

Die Ergebnisse können kurzfristig und ohne großen Aufwand in FEM-Modellen imple-mentiert und wirtschaftlich genutzt werden. Das ermöglicht KMU in der Simulationsbranche ihr Portfolio um einen wertvollen Arbeitsbereich zu erweitern. Für KMU als Hersteller und Verarbeiter von UHSS Komponenten können durch die bessere Vorhersage des Belastungsverhaltens ultrahochfester Stähle neue Leichtbaupotentiale erschlossen und die Kosten für aufwändige Versuche und Prototypen gesenkt werden. Weiterhin ergibt sich für Werkstofftechnische KMU die Möglichkeit, eine Methodik zu adaptieren, die ihnen ein neues Feld zur Generierung von Werkstoffdaten eröffnet.