P 948 - Herstellung innovativer Stahlhalbzeuge mit wanddicke- und festigkeitsveränderlichen Eigenschaften für den Leichtbau durch Innendrückwalzen (IDW)

P 944 - Flexible Fertigung lokal verstärkter Trägerstrukturvarianten durch Bonded Blank Eine Leichtbaustrategie ist die Herstellung von belastungsoptimierten Bauteilen mittels Bonded Blanks Technik, welches eine Blechdopplung an hoch belasteten Bereichen vorsieht. Die Bonded Blanks Technik sieht ein gemeinsames Tiefziehen von einem Grundblech mit einem Verstärkungsblech zur Herstellung eines Doppellagenblechverbunds vor. Nach dem gemeinsamen Tiefziehen werden die tiefgezogenen Bleche mittels Klebstoff strukturell gefügt. Im Rahmen des Forschungsprojekts werden verschiedene Aspekte der Bonded Blanks Technik zur Erweiterung der Einsatzmöglichkeiten untersucht. Ein neues Werkzeugkonzept zum flexiblen Tiefziehen von Bonded Blanks Bauteilen wurde erarbeitet und umgesetzt. Die Werkzeugauslegung wurde mit Hilfe der FE-Simulation durchgeführt. Das Werkzeugsystem verfügt über einstellbare Aufnahmetaschen für das Verstärkungsblech, um ein flexibles Fertigen von verstärkten und unverstärkten Bonded Blanks Bauteilen mit dem gleichen Umformwerkzeug zu ermöglichen. Zudem wurde in dem Umformwerkzeug die Integration eines Fügeprozesses in den Tiefziehvorgang realisiert. Weitere Forschungsschwerpunkte waren die Untersuchung und die Identifikation von geeigneten Klebstoffen sowie die Ermittlung der Verbundfestigkeit der Bonded Blanks Bauteile. Die Klebstoffe wurden hinsichtlich ihrer temperaturabhängigen Viskosität rheologisch untersucht. Die hergestellten Bonded Blanks Bauteile wurden mittels Korrosionstest künstlich gealtert, um die Auswirkungen des Korrosionszustands auf die Klebverbindung und somit auf die Verbundfestigkeit zu bewerten. Die Ermittlung der Verbundfestigkeit der Bonded Blanks Bauteile in Abhängigkeit des Korrosionszustands war ein wesentlicher Schwerpunkt der Bauteiluntersuchungen. Ergänzt wurden diese Untersuchungen durch die zerstörungsfreie Prüfung mittels der Lockin-Thermografie zur Bewertung der Klebverbindung. Veröffentlichung: 2016 Autoren: Univ. Prof. Dr.-Ing. Prof. h. c. K. Dilger, Dipl.-Ing. G. Wisner

P 942 - Entwicklung intelligenter Werkstoffe zur Verschleißreduzierung bei Schmiedegesenken Die Standmenge von Werkzeugen der Warmmassivumformung wird durch verschiedene, aus der komplexen zyklischen Beanspruchung resultierende Schädigungen begrenzt. Insbesondere die Werkzeugrandzone erfährt im Betrieb erhebliche thermische, mechanische, tribologische und chemische Beanspruchungen. Das sich dabei einstellende Belastungskollektiv führt im Vergleich zu anderen Fertigungsverfahren bereits nach kurzen Standmengen zum Ausfall der Werkzeuge. Die Hauptausfallursache ist der Verschleiß der formgebenden Werkzeugkomponente. Methoden zur Verschleißreduzierung bei Warmumformwerkzeugen sind daher Gegenstand zahlreicher Forschungsarbeiten. Auch wenn bereits deutliche  Verbesserungen in den Standmengen von Warmumformwerkzeugen durch Maßnahmen wie z. B. die Erzeugung hoher Randschichthärten durch Nitrieren und/oder das Aufbringen von Hartstoffschichten erzielt wurden, existiert bisher kein zufriedenstellendes Kosten-Nutzen- Verhältnis. Bisherige Maßnahmen zur Verschleißreduzierung gehen überwiegend mit hohen Investitionsund Werkzeugkosten einher, so dass die dadurch erzielbare Steigerung der Standmenge nicht die Kosten der Verschleißschutzmaßnahmen deckt. Eine einfache und kostengünstige Maßnahme zur Verschleißreduzierung von Werkzeugen der Warmmassivumformung wurde im Rahmen dieses Forschungsvorhabens untersucht. Dazu wurde ein neuartiger Warmarbeitsstahl entwickelt, bei dem sich die zusätzlichen Kosten auf die dafür benötigten Legierungselemente beschränken. Die Legierungsentwicklung erfolgte auf Basis des Warmarbeitsstahls 32CrMoV12-28 (Werkstoff-Nr. 1.2365) mit variierenden Anteilen der Austenit stabilisierenden Elemente Mangan, Nickel und Kobalt, mit dem Ziel die  erkstoffspezifische Austenitstarttemperatur abzusenken und eine gezielte Beeinflussung der Gefügeveränderungen in der Werkzeugrandzone hervorzurufen. Durch diese intelligente Reaktion des Werkstoffs auf die im Prozess vorherrschenden thermomechanischen Umgebungsbedingungen sollte ein verstärkter Neuhärteeffekt erreicht werden, der über viele Schmiedezyklen erhalten bleibt und somit für einen fortwährenden Verschleißschutz sorgt. In den Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass eine Absenkung der Austenitstarttemperatur durch legierungstechnische Maßnahmen zu einer  erstärkung der Neuhärtung beitragen kann, wenn die thermomechanischen Beanspruchungen ein Austenitisieren der Werkzeugrandschicht veranlassen. An thermomechanisch hoch belasteten Bereichen führen das Überschreiten der Austenitstarttemperatur und das anschließende Abschrecken des Werkstoffs zur Ausbildung einer Neuhärtezone. An  erkzeugbereichen, an denen aufgrund unzureichender thermomechanischer Beanspruchung das Gefüge nicht umgewandelt und neugehärtet wird, bilden sich hingegen Anlasszonen mit verminderter Härte aus, welche den Verschleiß am Werkzeug fördern und die Werkzeugstandmenge verringern. Das Potential des neuartigen Warmarbeitsstahls kann daher nur in  bstimmung mit den Schmiedeparametern und der Kenntnis über den Beanspruchungszustand am Werkzeug voll ausgeschöpft werden. Als vorteilhaft in den Untersuchungen erwies sich eine Kombination des  neuartigen Warmarbeitsstahls mit zusätzlicher Nitrierbehandlung. Diese führte zu einer Erhöhung der Verschleißbeständigkeit der nicht neugehärteten Bereiche, sodass insgesamt eine Steigerung der Werkzeugstandmenge erzielt werden konnte. Das IGF-Vorhaben 445 ZN der FOSTA – 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 vom Institut für  Umformtechnik und Umformmaschinen, der Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover und vom Institut für Werkstoffkunde, der Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover durchgeführt. Veröffentlichung: 2016 Autoren: B.-A. Behrens, J. Puppa, H.-J. Maier, F. Nürnberger

P 941 - Dynamische Auslegung von Eisenbahnbrücken in Stahl- und Stahlverbundbauweise mit kleinen und mittleren Spannweiten für den Hochgeschwindigkeitsverkehr Die Weiterentwicklung des europäischen Eisenbahnnetzes ist unter anderem durch den vermehrten Einsatz von Hochgeschwindigkeitszügen und eine signifikante Anhebung der Betriebsgeschwindigkeiten gekennzeichnet. Mit dieser Entwicklung einhergehend werden künftig immer mehr Bahnstrecken benötigt, die für den Hochgeschwindigkeitsverkehr gebaut und ausgebaut werden oder umzurüsten sind. Brückenbauwerke in Stahl und Stahlverbundbauweise stellen dabei wirtschaftliche und technologisch hochwertige Lösungen dar. Neben den seit mehr als 100 Jahren im Schienennetz der Deutschen Bahn eingesetzten WIB-Brücken (Walzträger in Beton) wird außerdem die Verwendung modernerer  Verbundquerschnittstypen mit hohem Vorfertigungsgrad angestrebt. Dabei sind Verbundfertigteilträger (VFT) für die DB von besonderem Interesse. Weiterhin erweisen sich die in den letzten Jahren entwickelten Trogbrücken in Stahlbauweise mit dicken Fahrbahnblechen (d ≥ 100 mm) u.a. aufgrund ihrer geringen Bauhöhe und günstigen Schallemissionseigenschaften als vorteilhaft. Bei der Bemessung von Eisenbahnbrücken für den Hochgeschwindigkeitsverkehr ist vom verantwortlichen Ingenieur ein dynamischer Nachweis zu erbringen, mit dem gezeigt wird, dass das Brückentragwerk auch unter Ansatz realistischer dynamischer Zuglasten die Anforderungen der Tragfähigkeit und der Gebrauchstauglichkeit erfüllt. Für Geschwindigkeiten v > 200 km/h ist dieser Nachweis derzeit allerdings nur mit großem Arbeits- und Rechenaufwand und nur unter Einsatz spezieller Software möglich, deren Nutzung ein hohes Maß an Sachkenntnis auf dem Gebiet der Brückenmodellierung voraussetzt. Das Ziel des Forschungsprojektes ist die Bereitstellung einer Methode zur vereinfachten dynamischen Bemessung von Eisenbahnbrücken in Stahl- und Stahlverbundbauweise bei hohen Geschwindigkeiten sowie die Erarbeitung eines Leitfadens zur wirklichkeitsnahennumerischen Modellierung. Gegenstand der Untersuchungen sind neben den Trogbrücken in Stahlbauweise sowohl klassische WIB-Querschnitte als auch moderne VFT-Träger. Im Rahmen des Projektes sind Messungen an bestehenden Eisenbahnbrücken durchgeführt worden, um das dynamische Verhalten der verschiedenen Querschnittsformen und Brückensysteme beurteilen zu können. Die Ergebnisse bilden die Grundlage für weiterführende numerische Simulationsrechnungen zur detaillierten Tragwerksanalyse. Durch die  Forschungsziele ergibt sich nicht nur für Ingenieurbüros, sondern auch für die technischen Abteilungen stahlverarbeitender Betriebe und im Brückenbau tätiger Baufirmen eine deutliche Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit. Darüber hinaus kann das Forschungsprojekt einen signifikanten Beitrag zum verstärkten Einsatz von Stahl- und Stahlverbundtragwerken im Eisenbahnbrückenbau leisten. Das Forschungsvorhaben wurde am Institut für Stahlbau der RWTH Aachen und am Institut für Strukturmechanik der Bauhaus-Universität Weimar mit fachlicher Begleitung und mit finanzieller Förderung durch die Forschungsvereinigung Stahlanwendung e. V., Düsseldorf, aus Mitteln der Stiftung Stahlanwendungsforschung, Essen, durchgeführt. Veröffentlichung: 2016 Autoren: M. Feldmann, B. Hoffmeister, H. Bigelow, C. Könke, V. Zabel, S. Höll, I. Reichert