Entwicklung, Charakterisierung und Bewertung von Metallen & Legierungen
Zur Beschleunigung der Entwicklungszeiten, Verringerung der Herstellungskosten und des Gewichtes von Komponenten der Luft- und Raumfahrt sowie zur Steigerung der Funktionalität und Leistungsfähigkeit werden unter anderem metallische Werkstoffe und Strukturen erforscht. Hierbei liegt der Fokus auf der Entwicklung, Charakterisierung und Bewertung von Leichtmetallen und Hochtemperaturlegierungen. Dafür werden sowohl experimentelle Methoden als auch Modellierung- und Simulationstools angewendet, wobei der Fokus auf multiskalaren mehrdimensionalen Methoden liegt.
Additive Fertigung von metallischen Komponenten
Die F&E Arbeiten umfassen neben der Verfahrensentwicklung für bestehende Legierungssysteme auch die Entwicklung neuer Legierungen, die speziell auf die metallurgischen Bedingungen des pulverbettbasierten Schmelzen von Metall mittels Laserstrahl (PBF-LB) ausgerichtet sind. Hier werden insbesondere die in der Luft- und Raumfahrt relevanten Legierungen für Triebwerks- und Strukturanwendungen betrachtet.
Grenzflächenforschung für stoffschlüssige Fügeverfahren und hybride Werkstoffe
Die Arbeiten beziehen sich vor allem auf das adhäsive Fügen von Metallen mit Polymeren. Dies ist Grundlage sowohl für strukturelle Klebungen wie auch für Werkstoffverbunde (z.B. Faserverbundkunstoff-Metall-Laminate). Teil der Forschungsarbeiten in diesem Bereich sind auch die Fügezonen von Lötverbindungen und Metallmatrix-Verbundwerkstoffe.
Schnelle Legierungsentwicklung
In diesem Bereich werden daten-zentrierte Methoden wie maschinelles Lernen für die Entwicklung und Analyse neuer Legierungen erforscht. Vor allem die Entwicklung und Charakterisierung von Leichtbau- und Hochtemperaturlegierungen für die Luft- und Raumfahrt spielen eine zentrale Rolle.
Lebensdauer und Schadenstoleranz von Luft- und Raumfahrt Werkstoffe und Strukturen
Mit Schwerpunkt Werkstoffmechanik und Lebensdauerbewertung wird das mechanische Verhalten von metallischen Werkstoffen und Strukturen auf Proben- und Komponenten-Level mit experimentellen, mikrostrukturellen und numerischen Methoden untersucht und bewertet. Darüber hinaus werden daten-zentrierte Methoden, robotische Systeme und Modelle zur Zuverlässigkeitsbewertung und Lebensdauervorhersage für Komponenten der Luft- und Raumfahrt entwickelt und im Rahmen von multidisziplinären Optimierungen angewandt.
Ermüdung und Bruchmechanik
Mit Hilfe von experimentellen, numerischen und mikroanalytischen Methoden wird das mechanische Verhalten von metallischen Werkstoffen und Strukturen der Luftfahrt charakterisiert und mittels geeigneter Modelle vorhersagbar gemacht. Hierbei werden neben klassischen werkstoffmechanischen Versuchen auch strukturmechanische Versuche an rumpfnahen Strukturen durchgeführt.
Im folgenden Video ist ein Rissfortschrittsversuch an einer rumpfähnlichen Struktur unter biaxialer Beanspruchung zu sehen. Ein mittels Explainable Artificial Intelligence (XAI) /Künstlicher Intelligenz (KI) trainiertes neuronales Netz ermöglicht die Auswertung und Nachverfolgung der lokalen Schädigungsentwicklung des Ermüdungsrisses. Die so erfassten Daten leisten einen wertvollen Beitrag in der digitalen Prozesskette des hybriden Produktentwicklungs- und Zertizifierungsprozess beispielsweise in der Anwendungn für numerische Simulationsmodelle zur Lebensdauerabschätzung
Video: Messung der Schadenstoleranz von Materialien im Bereich der Luft- und Raumfahrt
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Video: Messung der Schadenstoleranz von Materialien im Bereich der Luft- und Raumfahrt
Für die Lebensdauervorhersage und Zuverlässigkeitsbewertung von Komponenten der Luft- und Raumfahrt werden effiziente Modelle zur Vorhersage des Werkstoff- und Bauteilverhaltens entwickelt und im Rahmen von multidisziplinären Optimierungen angewandt.
Reibrührschweißen
Das mechanische Verhalten von reibrührgeschweißten Verbindungen wird mittels werkstoffmechanischen Methoden untersucht und mit der Mikrostruktur des gefügten Werkstoffs korreliert.
Wenn Sie mehr über unsere Abteilung, metallische und hybride Werkstoffe im Allgemeinen oder eine mögliche Zusammenarbeit wissen möchten, zögern Sie nicht uns zu kontaktieren!
Biaxiale Prüfung einer Kreuzprobe
Mithilfe der biaxialen Prüfmaschine lässt sich das Rissausbreitungsverhalten unter komplexer mechachsiger Beanspruchung charakterisieren. Die Erprobgung erfolgt an einer vereinfachten Probengeometrie einer Flugzeugrumpfschale. Es lassen sich gezielte Last-Zeitverläufe oder Lastkollektive achsspezifisch einstellen. Die untersuchten Rissausbreitungsmechanismen lassen sich auf Bauteilebene skalieren und liefern somit einen Beitrag zur Zulassung und Weiterentwicklung von Werkstoffen, Strukturen oder Produktionsverfahren für Flugzeugrumpfstrukturen.
Das robotergestützte HR-DIC-Messsystem für Rissfortschrittsexperimente
Die Erweiterung bestehender Prüfaufbauten mithilfe hochauflösender und robotergesteuerter Kamerasysteme ermöglicht tiefergehende Einblicke in die Wechselwirkung zwischen Mikrostruktur und lokaler Mechanik bei der Untersuchung von Ermüdungsrissen.
