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Christoph Dahnke
Verbundstrangpressen adaptiver Leichtbaukomponenten aus Aluminium und Formgedächtnislegierungen
Im Verbund mit Leichtbauwerkstoffen wie Aluminium oder Magnesium zeigen Formgedächtnislegierungen ein hohes Potenzial. Sogenannte Formgedächtnis-Metall-Matrix-Verbundwerkstoffe zeichnen sich insbesondere durch verbesserte mechanische Eigenschaften und eine erweiterte Funktionalität aus. Das kontinuierliche Verbundstrangpressen bietet eine flexible und wirtschaftliche Möglichkeit zur Herstellung von Verbundprofilen mit eingebetteten Formgedächtnis-Drähten. Durch eine gezielte Positionierung sowie eine umformtechnische Weiterverarbeitung lassen sich so adaptive Leichtbauprofile herstellen. Bei einer thermischen Aktivierung sind die Profile in der Lage eine Auslenkung zu vollziehen oder mit einer Änderung ihrer mechanischen Eigenschaften auf die Temperaturerhöhung zu reagieren.
Im Rahmen der Arbeit werden sowohl experimentelle als auch analytische und numerische Methoden zur Bauteilauslegung vorgestellt. Die Ergebnisse zeigen, dass aufgrund des hohen Drucks bei gleichzeitig hoher Temperatur während der Fertigung eine stoffschlüssige Verbindung zwischen den Verbundpartnern erzeugt werden kann. Diese ist in der Lage, die durch die Drähte erzeugte Spannung auf die Matrix zu übertragen. Durch eine exzentrische Positionierung der Drähte kann dadurch innerhalb der vorgedehnten Verbundprofile ein Biegemoment erzeugt werden. Die Höhe des angreifenden Biegemoments wird insbesondere durch die Höhe der angreifenden Aktivierungsspannung des Drahtes definiert. Diese wiederum unterliegt zahlreichen thermomechanischen Einflussfaktoren entlang der betrachteten Prozesskette. Unter Berücksichtigung dieser Einflüsse kann das Verhalten der gefertigten Biegeaktuatoren mithilfe der entwickelten analytischen und numerischen Methoden vorhergesagt werden.
Im Rahmen der Arbeit werden sowohl experimentelle als auch analytische und numerische Methoden zur Bauteilauslegung vorgestellt. Die Ergebnisse zeigen, dass aufgrund des hohen Drucks bei gleichzeitig hoher Temperatur während der Fertigung eine stoffschlüssige Verbindung zwischen den Verbundpartnern erzeugt werden kann. Diese ist in der Lage, die durch die Drähte erzeugte Spannung auf die Matrix zu übertragen. Durch eine exzentrische Positionierung der Drähte kann dadurch innerhalb der vorgedehnten Verbundprofile ein Biegemoment erzeugt werden. Die Höhe des angreifenden Biegemoments wird insbesondere durch die Höhe der angreifenden Aktivierungsspannung des Drahtes definiert. Diese wiederum unterliegt zahlreichen thermomechanischen Einflussfaktoren entlang der betrachteten Prozesskette. Unter Berücksichtigung dieser Einflüsse kann das Verhalten der gefertigten Biegeaktuatoren mithilfe der entwickelten analytischen und numerischen Methoden vorhergesagt werden.
Schlagwörter: Umformtechnik; Formgedächtnislegierungen; Strangpressen; Verbundwerkstoffe
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