FOSTA-Newsletter Ausgabe Nr. 3 in 2021

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Sehr geehrte Damen und Herren,

heute möchten wir Sie über neu erschienene FOSTA Abschlussberichte aus den Schwerpunktbereichen Mobilität, Bauwesen sowie Anlagen- und Maschinenbau informieren.

Diese und alle weiteren FOSTA Berichte finden Sie im Shop von stahldaten.de.

Wir wünschen Ihnen eine interessante Lektüre.

Ihr Team der FOSTA

P 1033 – Ermüdungsnachweis von Schienen auf Basis bruchmechanischer Kriterien (IGF-Nr. 18094 N)

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Im vorliegenden Forschungsvorhaben werden Ansätze zur bruchmechanischen Beschreibung des Risswachstums im Schienenfuß erarbeitet. Hierzu wird mittels Finite-Elemente-Simulationen gezeigt, wie sich die Spannungen aus Eigenspannungen, Temperatur, Zugüberfahrt und Bauwerksverformung im Schienenfuß verteilen. Die Größe der anzusetzenden Lasten aus Bauwerksverformung wird dabei ermittelt. Es kann gezeigt werden, dass die Spannungsanteile sich ihrer Verteilung im Schienenfuß nach in drei Gruppen einteilen lassen, welche sich im Anschluss auch in der Ermittlung der K-Faktoren wiederfinden lassen. Schließlich wird der Zusammenhang von Verdrehung und Verschiebung des Brückenkopfes näher untersucht. weiterlesen

P 1038 – Großserientaugliche induktive Platinenerwärmung für den Warmformprozess (IGF-Nr. 18738 N)

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Ziel des Projektes war die Entwicklung eines induktiven Verfahrens zur flexiblen Erwärmung seriennaher Realbauteile für den Presshärteprozess. Im ersten Arbeitsschritt wurden daher die typische Bauteilgeometrien der Platinen pressgehärteter Bauteile vom projektbegleitenden Ausschuss bereitgestellt. Diese wurden von den Forschungsstellen klassifiziert und eingeordnet. Der daraus resultierende Bauteilkatalog diente zum einen als Grundlage für die Wahl des zu fertigenden Demonstratorbauteils und stellte zum anderen die Randbedingungen für die Simulation und Auslegung des Induktionsprozesses. Als repräsentatives Bauteil wurde eine B-Säule für die Fertigung des Demonstratorbauteils gewählt. Aufgrund der geringen Leistung des im Projekt bereitgestellten Umrichters wurde beschlossen die Untersuchungen auf den Kopf der B-Säule zu beschränken. weiterlesen

P 1098 – Bauen im Bestand – Lösungen für Dach und Fassade in Stahlleichtbauweise (IGF-Nr. 18623 N)

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Die energetische Sanierung und das Bauen im Bestand gewinnen im Rahmen der Klimaschutzpolitik zunehmend an Bedeutung. Verschiedene Studien belegen, dass eine deutliche Reduktion der Emissionen und des Energieverbrauchs im Gebäudebereich nur durch energetische Sanierungen im Bestand erzielt werden kann. Insbesondere bei Industrie- und Gewerbebauten entspricht die in der Vergangenheit realisierte thermischenergetische Qualität der Gebäudehülle oft nicht mehr den Anforderungen. In diesem Forschungsvorhaben wird der Ansatz verfolgt, energetische Sanierungen im laufenden Betrieb (also ohne kostenintensive Nutzungsausfälle) durchführen zu können. weiterlesen

P 1136 – Einsatz des Rührreibschweißens für das Fügen von Stählen unterschiedlicher Güte in Verbindung mit einer gleichzeitigen Entwicklung entsprechender neuartiger keramischer Werkzeuge (IGF-Nr. 19213 N)

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Das wichtigste und erste Entwicklungsziel in dem Vorhaben war die wirtschaftliche Erweiterung des Rührreibschweißens (FSW – Friction Stir Welding) für das Fügen von Stahlwerkstoffen, auch mit hohen Festigkeiten. Viele bisherige Erfahrungen, die in der SLV Berlin- Brandenburg vorhanden sind und auch experimentelle Anwendungen flossen mit in die Bearbeitung des Projektes ein. Aufgrund von Anfragen, hauptsächlich aus den Bereichen Schiffbau, Offshore, Fahrzeugbau und Sonderanwendungen und Forderungen seitens des Projektbegleitenden Ausschusses (PA) wurden Stahlverbindungen verschiedener Güten geschweißt und untersucht. Zu nennen sind da u.a.: S235, S355, S690, CrNi18-10 und H800. Es wurden Blindnähte, Stumpfstöße und Überlappstöße geschweißt. weiterlesen

P 1236 – Quantitative Beschreibung des Zähigkeitseinflusses auf die Rissarresteigenschaften moderner Pipelinestähle (IGF-Nr. 19581 N)

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Der Widerstand gegen langlaufende Risse unter Gewährleistung von Rissarrest stellt eine der wichtigsten Sicherheitsanforderungen an Pipelines zum Gastransport dar. Um diese Anforderungen zu erfüllen, wurden Rohrleitungsstähle mit hervorragenden Zähigkeitseigenschaften entwickelt. Aufgrund der auftretenden Bruchphänomene bei der experimentellen Zähigkeitscharakterisierung in Kerbschlagbiegeversuchen und Fallgewichtsversuchen nach Battelle zum Ausschluss spröder Rissinitiierung, sind die herkömmlichen Bemessungsverfahren für eine umfängliche Nutzung dieser hervorragenden Eigenschaften jedoch zu hinterfragen. Zu den Phänomenen zählen sog. Separations und das inverse Bruchverhalten. Neben dem Ausschluss spröder Rissinitiierung ist duktiler Rissarrest sicherzustellen. Der ausreichende Materialwiderstand gegen Rissausbreitung wird dabei als Hochlagenenergiewert aus Kerbschlagbiegeversuchen definiert. weiterlesen

P 806 – Charakterisierung und Ersatzmodellierung des Bruchverhaltens von Punktschweißverbindungen aus ultrahochfesten Stählen für die Crashsimulation unter Berücksichtigung der Auswirkung der Verbindung auf das Bauteilverhalten (S 24/10162/08 / A 262)

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Im Automobilbau werden verstärkt höchst- und ultrahochfeste Stähle in dünnen Blechdicken aus Leichtbaugründen und zur Erhöhung der passiven Sicherheit bei gleichzeitiger Ressourcenschonung eingesetzt. Pressgehärtete Bauteile aus 22MnB5 mit Zugfestigkeiten bis 1500 MPa sind im Automobilbau bereits etabliert, und die Stahlentwicklung geht aktuell zu noch höherfesteren Presshärtegüten. Der Stahlleichtbau hat hier noch sehr viel Entwicklungspotenzial, um die Energieeffizienz weiter zu erhöhen. Aktuell und auch zukünftig wird das etablierte und hoch automatisierbare Widerstandspunktschweißen verwendet, um Einzelbauteile aus höchstfesten Stählen zur tragenden Leichtbaustruktur zu verbinden. weiterlesen

P 1284 – Untersuchungen zur Eignung von Wellpappe als ökologisches Kernmaterial für Sandwichelemente (IGF-Nr. 19886 N)

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In diesem Projekt wurde die Eignung von Wellpappe als alternatives Kernmaterial für Sandwichelemente zur Verkleidung von Dach- und Wandflächen untersucht.
Hierzu wurden die wichtigsten Grundlagen zu Papier und Wellpappe einerseits und zur Sandwichbauweise andererseits zusammengetragen. Darauf aufbauend wurde ein geeignetes Materialmodell gefunden und die elastischen Materialparameter sowie Festigkeiten für insgesamt 10 verschiedene Wellpappensorten bestimmt. Die Versuche zur Bestimmung des elastischen Materialmodells konnten aufgrund der zu geringen Anzahl an Versuchen nicht statistisch ausgewertet werden. Trotz teilweise großer Streuungen ermöglichen die Versuche aber eine grundsätzliche Bewertung des Tragverhaltens von Wellpappe. weiterlesen

P 1238 – Lokale Werkstoffbeeinflussung beim Formhärten zur Verbesserung der Fügbarkeit von Bauteilen aus 22MnB5 (IGF-Nr. 19797 BG)

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Das Ziel des Forschungsprojektes lag darin, die Fügbarkeit von formgehärteten Bauteilen aus 22MnB5, durch eine gezielte Einbringung von lokalen Ausdünnungen mit einhergehender Bildung von deformationsinduziertem Ferrit (DIF) zu erweitern. Neben der lokalen Verringerung der Materialdicke wurden punktuell die Werkstoffeigenschaften durch die gezielte Einbringung von DIF beeinflusst. Zu diesem Zweck erfolgten am IFUM Hannover die Untersuchungen zum Formhärten lokal entfestigter Platinen. Der Fokus des IWF Magdeburg lag auf der Erweiterung der Fügbarkeit von Materialkombinationen mit 22MnB5 durch Widerstandspunktschweißen sowie dem Halbhohlstanznieten.
Zu Beginn des Projektes wurden umfangreiche Versuche zur Ermittlung des Prozessfensters der Bildung von DIF, am Umformdilatometer durchgeführt. Die ermittelten Erkenntnisse der Dilatometerversuche wurden anschließend anhand von experimentellen Ausdünnungsversuchen validiert. Hierfür wurden Versuche an einer hydraulischen Doppelständerpresse durchgeführt, in dem bei einem konventionellen Formhärteprozess, Prägungen in die Platinen mittels einer Deformationsplatte eingebracht wurden. weiterlesen