Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Simulationsunterstützte Identifizierung prozesstechnischer Maßnahmen zur Herstellung von

Tellerfedern mit verbesserten Ermüdungseigenschaften

Tellerfedern sind Bauteile, die sich in vielen Alltagsgegenständen wiederfinden lassen, beispielsweise in Fahrzeugen für Kupplungen und Scheibenbremsen oder in Elektroanlagen für Antriebe von Leistungsschaltern. Durch das komplexe Anforderungsprofil kann es bei der Sicherstellung der Beanspruchbarkeit zu Konflikten kommen, wenn ausschließlich werkstofftechnische Maßnahmen berücksichtigt werden. So können festigkeitssteigernde Maßnahmen zu einer Reduzierung der Zähigkeit und einer gesteigerten Kerbempfindlichkeit führen. Daraus ergibt sich eine relativ kleine Auswahl an Optimierungsmöglichkeiten für Tellerfedern, die sich hauptsächlich aus der Reinheitsgradoptimierung und der Einstellung feinstrukturierter Gefüge zusammensetzt und in absehbarer Zeit ausgereizt sein werden. Der zusätzliche internationale Konkurrenzdruck, insbesondere aus dem asiatischen Raum, erfordert neue Ansätze zur Eigenschaftsoptimierung für Tellerfedern, um das durch prozesstechnische Maßnahmen bisher ungenutzte Potenzial zu heben. Das Projekt hat das Ziel, mit Hilfe von simulationsgestützten Methoden Auswirkungen prozesstechnischer Modifikationen skalenübergreifend quantitativ bewerten zu können. Dabei wird auf umfangreiche Vorarbeiten des Antragstellers zurückgegriffen, welche sowohl die experimentelle Charakterisierung von Verfestigungs- und Versagensmechanismen als auch deren KI-gestützte Modellierung auf unterschiedlichen Skalen betreffen. Im Rahmen des Projekts werden diese Ansätze durch den Einsatz von effizienten Optimierungsmethoden logisch miteinander verknüpft, sodass im Rahmen von Computersimulationen ausgewählte werkstoff- und prozessseitige Einflussgrößen auf die zyklische Beanspruchbarkeit von Tellerfedern mit Hilfe des weiterentwickelten Modells untersucht werden. Das Projekt strahlt eine große wirtschaftliche Bedeutung für die Tellerfederindustrie (meist KMU) und die Stahlindustrie dar.