GJSlim
Entwicklung eines übertragbaren Leichtbaukonzepts zur Nutzung erhöhter zyklischer Beanspruchbarkeiten dünnwandiger GJS-Strukturen mit Hilfe eines Digitalen Zwillings.
Im Rahmen des Vorhabens GJSlim soll erhöhtes Leichtbaupotential von dünnwandigen Bauteilen aus Gusseisen mit Kugelgraphit (GJS) durch die Berücksichtigung von lokal unterschiedlichen Materialeigenschaften in der Bauteilauslegung erschlossen werden. Aktuelle Auslegungsrichtlinien sehen einen solchen Ansatz zur Ausnutzung lokaler Bauteileigenschaften nicht vor.
Das Gießen im Allgemeinen, aber vor allem der Sandguss im Speziellen, ist durch die Verknüpfung von hoher Bauteilkomplexität bei niedrigen Produktionskosten prädestiniert für die Serienfertigung von funktionsintegrierten Leichtbaustrukturen. Insbesondere GJS weist für den Leichtbau eine optimale Kombination aus fast beliebig einstellbarer Festigkeit, Duktilität und Steifigkeit auf. Nach aktuellem Stand der Technik finden diese lokalen, unterschiedlichen Materialeigenschaften von Bauteilen aus GJS jedoch keine Berücksichtigung in der Bauteilauslegung.
Das Ziel des Vorhabens GJSlim ist es, die grundlegenden Abhängigkeiten zwischen Gestalt- und Prozessoptimierung sowie lokalen Bauteileigenschaften über einen interdisziplinären Wissenstransfer zwischen den Bereichen Gießereitechnik, Strukturleichtbau und Betriebsfestigkeit aufzuzeigen. Durch die Kenntnis lokaler Bauteileigenschaften eröffnen sich bisher nicht berücksichtigte Möglichkeiten zur Strukturoptimierung mit Fokus auf einer Gewichtsreduktion, um das Leichtbaupotential dieser Werkstoffe weiter zu steigern und damit den CO2-Ausstoß während Produktion und Nutzung deutlich zu senken. Zusätzlich werden die identifizierten Einflussgrößen sowie Emissionswerte in einem Digitalen Zwilling bauteilspezifisch abgebildet.
Das Institut für Strukturmechanik und Leichtbau entwickelt im Rahmen des Vorhabens Methoden zur Gestaltoptimierung dünnwandiger Gussbauteile unter der Berücksichtigung fertigungstechnischer Randbedingungen sowie lokalen Bauteileigenschaften. Des Weiteren wird ein Konzept zur systematischen Überführung von multidisziplinärer Optimierung in Digitale Zwillinge abgeleitet. Das erhöhte Leichtbaupotential wird in Zusammenarbeit mit den Projektpartnern anhand der ermittelten Erkenntnisse im Projektverlauf am Beispiel eines Demonstrators, der basierend auf Anwendungsfällen von Gussbauteilen mit dünnwandigen Strukturen entworfen wird, aufgezeigt.
Im Projektkonsortium arbeiten die Unternehmen INTES GmbH, Franken Guss GmbH & Co. KG, Hüttenes-Albertus Chemische Werke GmbH, Isselguss GmbH Gießereierzeugnisse, MAGMA Gießereitechnologie GmbH, FONDIUM B.V. & Co. KG, ASK Chemicals sowie das Fraunhofer LBF und die RWTH Aachen mit dem Gießerei-Institut (GI) und dem Institut für Strukturmechanik und Leichtbau (SLA). Die Projektleitung liegt beim Institut für Strukturmechanik und Leichtbau.
Partner
- Intes GmbH
- Franken Guss GmbH & Co. KG
- Hüttenes-Albertus Chemische Werke GmbH
- Isselguss GmbH Gießereierzeugnisse
- MAGMA Gießereitechnologie GmbH
- FONDIUM B.V. & Co. KG
- ASK Chemicals
- Fraunhofer LBF
- Gießerei Institut (GI) der RWTH Aachen
Das Projekt GJSlim läuft im Rahmen des Technologietransfer-Programms Leichtbau (TTP LB) unter dem Förderkennzeichen 03LB3079 und wird von Seiten des Projektträgers Jülich (PtJ) betreut.