FeAL FORNET

ZIM-Netzwerk zur Erforschung des Werkstoffs Eisenaluminid und dessen Implementierung in die industrielle Prozesskette zur wirtschaftlichen Herstellung von Eisenaluminidbauteilen.

Netzwerkpartner

 

Die strategische Ausrichtung des Netzwerks

Leitbild

Wir glauben, dass Eisenaluminide (FeAl) Werkstoffe der Zukunft sind. Sie sind im Vergleich mit etablierten Materialen leicht, haben bei Temperaturen zwischen 600 und 700°C sehr gute mechanische Eigenschaften und ihre Hauptbestandteile sind gut in großen Mengen verfügbar. Wir sind überzeugt, dass ein schneller Technologietransfer dieses innovativen Werkstoffs in die industrielle Praxis nur möglich ist, wenn die Forschung durch die Anwender getrieben ist, die durch den Einsatz des Werkstoffs konkrete Probleme lösen können, Technologielieferanten zu Lösungsanbietern werden, die gemeinsam Prozessketten anstatt nur einzelne Produkte entwickeln, die Forschung mit agilen Methoden arbeitet, da so der Umgang mit unvorhersehbaren Ergebnissen erleichtert, Risiken gemindert und neue, disruptive Lösungen möglich werden.

Vision

Wir sind davon überzeugt, dass FeAl in einer Vielzahl von Anwendungen schwere und kostenintensive Nickelbasislegierungen bzw. Stahllegierungen ersetzen werden. Die Entscheidung über den Einsatz von FeAl wird dabei durch eine Plattform unterstützt, auf der zunächst das ideale Bauteil sowie die Funktionen des Bauteils definiert werden. Mit Hilfe von einem Digitalen Zwilling und intelligenten Algorithmen werden dem Anwender die mögliche Legierung genannt sowie unterschiedliche Prozessketten vorgeschlagen und wirtschaftlich bewertet. Wenn der Anwender sich dann für eine FeAl-Legierung und eine Prozesskette entscheidet, erhalten die Lieferanten über die Plattform auch alle Informationen, die für die Herstellung, Bearbeitung und das Recycling des Materials notwendig sind.

In Zukunft stehen den Lieferanten auch Werkzeuge und Fertigungsverfahren zur Verfügung, mit denen die vom Anwender benötigten Bauteile unter den geforderten wirtschaftlichen Rahmenbedingungen hergestellt werden können. Hierzu werden neue Beschichtungen entwickelt, mit denen die Lebensdauer von Umform- und Zerspanwerkzeugen und die Qualität des Prozessergebnisses deutlich gesteigert wird. Hierzu muss aber noch gezeigt werden, welche Interaktionen im Gussprozess oder während der Spanbildung zwischen dem Material und der Beschichtung herrschen. Um den Werkzeugverschleiß zu reduzieren, werden auch neue Zerspanwerkzeuggeometrien und neue -materialien zum Einsatz kommen. Das Material hat bei Raumtemperatur eine geringe Duktilität und lässt sich schwer zerspanen. Unklar ist bisher über wie die Werkzeuge aussehen müssen, mit denen sich die Bauteile in der notwendigen Qualität wirtschaftlich herstellen lassen. Doch auch diese Zerspanwerkzeuge müssen wirtschaftlich hergestellt werden. In Abhängigkeit der notwendigen Werkzeuggeometrie und -material müssen Schleifverfahren und -werkzeuge abgeleitet und entwickelt werden. Auch auf diesem Gebiet ist bisher nicht klar welche Schleifmittel, Bindungen oder Schleifstrategien sinnvoll sind. Des Weiteren werden spezielle Kühlschmierstoffe auf dem Markt sein. Dabei muss noch untersucht werden bei welcher Temperatur das Material zerspant werden sollte, welche Eigenschaften das Kühlmittel benötigt und über welche Additive diese Eigenschaften eingestellt werden können.

Ziel

Um die Vision in die Realität umzusetzen, ist das Ziel des FeAl Netzwerks: FeAl als leichte, günstige und nachhaltige Werkstoffalternative für Anwendungen in der Industrie zeitnah und umfänglich zu qualifizieren. Des Weiteren müssen innovative Fertigungsprozesse und neuartige Werkzeuge entwickelt werden, mit denen Bauteile auch wirtschaftlich hergestellt werden können. Hierzu müssen zunächst gemeinsam mit Anwendern Szenarien identifiziert werden, in denen FeAl signifikant die Leistung verbessern oder vorhandene Probleme lösen kann. Diese Szenarien werden dann wirtschaftlich sowie technisch analysiert, bewertet und es werden Rahmenbedingung festgelegt, z. B. welche Eigenschaften eine FeAl-Legierung besitzen muss und welche Anforderungen an die Produktionsprozesse gestellt werden. Technologie- und Werkstofflieferanten greifen diese Anforderungen auf, definieren Rahmenbedingungen bzw. aktuelle Hindernisse und suchen mögliche Lösungen. Im Anschluss leiten Sie Entwicklungsarbeiten für die eigenen Teilbereiche ab, sodass neue und angepasste Werkzeuge, Fertigungsverfahren, Betriebsmittel und Maschinen auf den Markt kommen. Dabei werden die individuellen Ergebnisse kontinuierlich ausgetauscht und mit allen Szenarien abgeglichen, sodass Synergieeffekte maximiert werden.

Kontakt:

Johanna Kujaw
Manufacturing Innovations Network e. V.
Aeropark 1
26316 Varel
Tel.: +49 4451 91845 301
kujaw@manufacturing-innovations.de