P 823 - Weiterentwicklung eines optimierten korrosionsgeschützten Systems für niedrig legierten Baustahl mit einer thermisch gespritzten Schutzschicht auf Basis modifizierter Zink- legierungen als Ergänzung zum Stückverzinken von Bauteilen

P 822 - Einsatz des Laserstrahl-MSG-Hybridschweißverfahrens an längsnahtgeschweißten Großrohren der Güte API-X80/ -X100 zur Steigerung der Zähigkeit und Erhöhung der Wirtschaftlichkeit Moderne Öl- und Gaspipelines werden zu einem erheblichen Anteil aus längsnahtgeschweißten Großrohren der API-Stahlgüten X65 (L450, 1.8726) und X70 (L485, 1.8727) hergestellt. Ständig wachsende Erdgas-und Erdölförderraten in Verbindung mit Wandstärkenminimierung oder Betriebsdruckerhöhung erfordern zukünftig entsprechende Werkstoffsubstitutionen durch moderne höherfeste Werkstoffe, wie z.B. API-X80 (L555, 1.xxxx), X100 (L690, 1-xxxx) und X120, mit hinreichender Festigkeit und Zähigkeit. Zur schweißtechnischen Fertigung dieser Rohre kommt das UP-Schweißverfahren zum Einsatz. Zuvor wird die gesamte Rohrlänge mit einer durchlaufenden MSG-Heftnaht geschweißt. Zur Erhöhung der Wirtschaftlichkeit soll dieser Prozessschritt durch das Laserstrahl-MSG-Hybridschweißverfahren ersetzt werden. Für den sicheren Betrieb von Großrohren ist neben der Beachtung der Festigkeitseigenschaften vor allem die geforderte Kerbschlagzähigkeit der Schweißverbindung einzuhalten. Vor diesem Hintergrund wurde im Rahmen dieses Forschungsvorhabens als primäres Forschungsziel das Erreichen einer hinreichenden Zähigkeit im Temperaturbereich von -60°C und -40°C bei wirtschaftlichen Prozessparametern definiert und systematisch untersucht. Für das Laser-MSG-Hybridschweißen der genannten hochfesten Pipelinewerkstoffe wurden geeignete Zusatzwerkstoffe (Massivdraht- und Fülldrahtelektrode) identifiziert und systematische Studien zur Abhängigkeit der Zähigkeit vom Erstarrungsverhalten und der erzielbaren Aufmischungstiefe durchgeführt. Eine erhöhte Wirtschaftlichkeit beim Einsatz der Laserhybrid-Technologie wird vor allem in der geänderten Nahtvorbereitung gesehen. Eine konstruktive Änderung der Fugenform führt zu der Reduzierung des Nahtvolumens und somit zu der erheblichen Senkung der Produktionskosten, weil in diesem Fall die erforderliche Menge des Zusatzwerkstoffes zum Auffüllen der Naht reduziert wird. Anhand von angefertigten Demonstratoren wird eine ca. 2,7-fache Reduzierung des Nahtquerschnittes und somit der erforderlichen Menge des Zusatzwerkstoffes nachgewiesen. Das IGF-Vorhaben 16415 N der FOSTA –Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V., Düsseldorf, wurde an der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), Fachbereich 9.3 "Schweißtechnische Fertigungsverfahren", Berlin, durchgeführt und über die AiF im Rahmen des Pro-gramms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie auf-grund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Autoren: M. Rethmeier, S. Gook, A. Gumenyuk Veröffentlichung: 2013

P 820 - Entwicklung von Solarabsorbern in Stahlbauweise auf Basis partiell plattierter Hybridhalbzeuge In dem Projekt wurde ein vollflächig durchströmter Demonstrator-Solarabsorber hergestellt, welcher ein bionisches Kanaldesign besitzt (FracTherm®). Der Aufbau des Absorbers wurde modular gehalten, so dass dieses Konzept die  Möglichkeit flexibler Kollektorgrößen und dadurch einen architektonischen Zusatznutzen bietet. Möglich wurde dies durch die Prozesskette partielles Kaltwalzplattieren und anschließendes Innenhochdruckumformen. Hierbei werden zwei Blechbänder zu einem partiell plattierten Halbzeug zusammengewalzt. Unter Berücksichtigung der Längung durch den Walzprozess wird ein Trennmittel auf das Band appliziert, welches die Plattierung der Bleche entlang der später sich auszubildenden Kanalstruktur verhindert. Das so produzierte Halbzeug besteht hier auf der Oberseite aus einem dreilagigen Werkstoffverbund (Kupfer-Stahl-Kupfer) und auf der Unterseite aus reinem Stahl. Für einen reinen Stahl-Stahl-Verbund bestehen signifikante Kostenvorteile. Für die anschließende Umformung mit Innenhochdruck ist ein besonderes  Dichtungskonzept erforderlich. Es wurde hier mit einem konischen Andockstutzen und Elastomer-Dichtung gelöst. Ein Anschweißen von Anbindungsstellen ist aufgrund der Werkstoffpaarung Stahl-Kupfer nicht möglich. Die Umformung der Halbzeuge erfolgte durch ein Umformwerkzeug in einer Hochdruckblechumformpresse bei einer Schließkraft von 22,5 MN und einem Wirkmediendruck von 65 MPa. Die Messung der Durchströmung des Demonstratorabsorbers durch Thermografiemessung zeigt eine gute Verteilung. Der Druckverlust ist vergleichsweise gering. Der Kollektorwirkungsgradfaktor F', eine wesentliche Einflussgröße der thermischen Effizienz, ist trotz der geringen thermischen Leitfähigkeit von Stahl durch ein geeignetes Kanaldesign sehr gut: Die Leistungsmessungen deuten auf einen  Kollektorwirkungsgradfaktor F' im Bereich der Technik oder leicht darüber hin. Stahl wird bisher nur gering bei  Solarabsorbern eingesetzt. Mit Hilfe der hier gezeigten neuartigen Prozesskette kann der Einsatz von Stahl erhöht werden. In Kombination mit dem bionischen Design ergeben sichweitere Vorteile zur Erhöhung der Nutzung solarthermischer Energie. Durch das modulare Konzept ergeben sich zudem bisher nicht erschlossene Nutzungspotentiale zur besseren Einbindung der Solarthermie in der Architektur. Das IGF-Vorhaben 339 ZN der Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V., Düsseldorf, wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Das Vorhaben wurde am Institut für  Umformtechnik und Leichtbau, TU Dortmund und dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme, Freiburg, durchgeführt. Autoren: A. E. Tekkaya, F. Steinbach, L. Koch, M. Hermann Veröffentlichung: 2015

P 827 - Entwicklung eines Eurocode-basierten Bemessungskonzepts für Klebverbindungenim Stahlbau (in Anlehnung an DIN EN 1990) Trotz vieler Vorteile des Fügeverfahrens Kleben konnte sich diese Technologie noch nicht im Bauwesen im Allgemeinen und speziell im Stahlbau etablieren. Grund hierfür sind Zweifel der Tragwerksplaner, Architekten und Bauherren an der Nachweisbarkeit, Dauerhaftigkeit und Tragfähigkeit von geklebten Stahlkonstruktionen. Um die innovative Klebtechnik auch dem Bauwesen nutzbar zu machen, ist es erforderlich Klebverbindungen normungsnah aufzuarbeiten. Das Forschungsprojekt hat die Entwicklung von Bemessungskonzepten für Klebverbindungen im Stahlfassadenbau zum Ziel. Veröffentlichung: 2013 Autoren: Prof. Dilger, Prof. Pasternak

P 828 - Robustheit und Zuverlässigkeit der Berechnungsmethoden von Klebverbindungen mit hochfesten Stahlblechen unter Crashbedingung Das vorausgegangene Projekt Methodenentwicklung zur Berechnung von höherfesten Stahlklebverbindungen des Fahrzeugbaus unter Crashbelastung (P676) wurde im Frühjahr 2007 abgeschlossen. Die geleisteten Arbeiten werden in der industriellen Anwendung als Grundlage für die Crashberechnung von Fahrzeug(teil)modellen und Komponenten verwendet. Insgesamt fünf Materialmodelle für Klebstoe bzw. Klebschichten gingen aus dem Projekt hervor. Eine Auswahl eines zu bevorzugenden Modells konnte auf Grundlage der damaligen Projektergebnisse nicht getroen werden. Ebenfalls oen blieb die Frage nach der Robustheit der Verfahren und der Zuverlässigkeit der Vorhersagen. An diesen Punkten setzte das aktuelle Projekt an. Bei den Modellen  erfolgte eine Fokussierung auf zwei grundsätzlich verschiedene Ansätze sowie deren Weiterentwicklung. Die Experimente wurden in ihrer Bandbreite von Lastfällen und Belastungsgeschwindigkeiten gegenüber dem Vorgängerprojekt erweitert und in ihrer Messtechnik verbessert. Analysiert wurden sowohl die Messunsicherheit als auch die Streuung der Ergebnisse. Diese Informationen wurden bei der Parameteridentikation aufgegrien, um die Zuverlässigkeit und Sensitivität der Parameter zu ermitteln. Die Auswirkung der Unsicherheit der Parameter wurde wiederum in den Simulationen der Validierungsversuche betrachtet. Insgesamt konnte somit ein Bild von der Genauigkeit der weiterentwickelten Verfahren zur Modellierung und Parameteridentikation gewonnen werden. Ferner zeigen die Analysen auf, bei welchen Experimenten eine Reduktion der Streuung besonders zur Erhöhung der Vorhersagegenauigkeit der Modelle beitragen würde und inwiefern die experimentelle Datenbasis eine Modellreduktion nahelegt. Ein mindestens ebenso groÿen Einuss wie die Streuung der Experimente zur Parameteridentikation hatte ihre Auswahl, beispielsweise die Verwendung des Zugscher- oder Druckscherversuchs zur Charakterisierung des Schubverhaltens. Diverse Validierungsversuche wurden mit mehreren Parametersätzen simuliert, woraus die Versuche zur Parameteridentikation bestimmt wurden, welche zur besten Übereinstimmung mit den Experimenten führten. Allerdings konnte nicht abschlieÿend geklärt werden, warum nicht alle Versuche mit einem Parametersatz gleichermaÿen gut simuliert werden können. Daher sind die Unterschiede zwischen Simulationen mit verschiedenen Parametersätzen als derzeitige Unsicherheit der Crashsimulation geklebter Strukturen zu verstehen. Im Mittel wurden Übereinstimmungen von Versuch und Simulation bis auf 20 % erzielt. Veröffentlichung: 2016 Autoren: Dr. M Brede, Dr.-Ing. O. Hesebeck, Dr.-Ing. St. Marzi, Dipl.-Math. Techn. N. Nörenberg, Dr. M. May, Dipl.-Ing. S. Kilchert, M.Sc. H. Voß, Prof. Dr.-Ing. A. Matzenmiller, Dr.-Ing. F. Burbulla, Dr. D. Memhard, Dr. W. Böhme, M.Sc. J. Lienhard, Dipl.-Ing. (FH) C. Fehrenbach