Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBFNeu entwickeltes Prozessfenster für dünne Wandstärken eröffnet hohes Leichtbaupotential
GJSlim - Digitaler Zwilling für ultraleichte, zuverlässige Gussstrukturen
In dem Forschungsprojekt »GJSlim« arbeitet das Fraunhofer LBF in einem Konsortium unter Leitung der RWTH Aachen an der Entwicklung eines übertragbaren Leichtbaukonzepts zur Nutzung erhöhter zyklischer Beanspruchbarkeiten für ultraleichte Strukturen aus GJS mit Wandstärken kleiner als 5 Millimeter. Ziel ist, grundlegende Abhängigkeiten zwischen Gestalt- und Prozessoptimierung sowie lokalen Bauteileigenschaften über einen interdisziplinären Wissenstransfer zwischen den Disziplinen Gießereitechnik, Strukturleichtbau und Betriebsfestigkeit aufzuzeigen, das Leichtbaupotenzial dieser Werkstoffe weiter zu steigern sowie den CO2-Ausstoß während Produktion und Nutzung deutlich zu senken.
Hohe Bauteilkomplexität bei niedrigen Produktionskosten
Gussstrukturen punkten mit einer hohen Bauteilkomplexität bei niedrigen Produktionskosten und sind daher für die Serienfertigung von funktionsintegrierten Leichtbaustrukturen prädestiniert. Insbesondere Gusseisen mit Kugelgraphit (GJS) weist für den Leichtbau eine optimale Kombination aus einstellbarer Festigkeit, Duktilität und Steifigkeit auf. Nach aktuellem Stand der Technik finden jedoch lokal unterschiedliche Materialeigenschaften von Bauteilen aus GJS, beispielsweise aufgrund unterschiedlicher Bauteilwandstärke, keine bzw. nur sehr eingeschränkt Berücksichtigung in der Bauteilauslegung.
Lange Lebensdauer und hohes Leichtbaupotenzial
Die Forschenden am Fraunhofer LBF nutzen für die Auslegung simulierte Gefügezustände, gleichen diese mit experimentell ermittelten Erkenntnissen ab und zeigen damit die Einflüsse von Gefügekennwerten und der Erstarrungszeit auf lokale zyklische Bauteilbeanspruchbarkeiten auf. Erst mit einer optimierten Lebensdauerabschätzung, welche durch ein zu entwickelndes Bemessungskonzept durchgeführt werden kann, wird die Umsetzung von sicheren und zuverlässigen Ultraleichtbaustrukturen möglich.
Förderer und Partner
Das Forschungsvorhaben wird gefördert durch das BMWK aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages im Rahmen des Technologietransfer-Programms Leichtbau (TTP Leichtbau). Mehr Informationen zum Forschungsvorhaben »Entwicklung eines übertragbaren Leichtbaukonzepts zur Nutzung erhöhter zyklischer Beanspruchbarkeiten dünnwandiger GJS-Strukturen mit Hilfe eines Digitalen Zwillings – GJSlim«: GJSlim - RWTH AACHEN UNIVERSITY Institut für Strukturmechanik und Leichtbau - Deutsch (rwth-aachen.de)