Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

EuroBlech 2012: Titan wirtschaftlich rentabel umformen

16.10.2012
Der Werkstoff Titan bietet zwar hervorragende Eigenschaften, lässt sich aber nur unter hohem Aufwand umformen. Fraunhofer-Forscher geben dem Alleskönner-Metall jetzt eine neue Chance. Sie stellen auf der Messe EuroBlech (Halle 11, Stand B06) vom 23. bis 27. Oktober in Hannover eine wirtschaftlich rentable Umformtechnologie für Kfz-Abgasanlagen vor.

Eigentlich steht dem Siegeszug des Titans als Industriewerkstoff Nummer eins nichts im Weg: Es ist nicht nur nahezu unbegrenzt verfügbar, stabil und leicht zugleich, sondern auch äußerst dehnbar, korrosions- und temperaturbeständig. Doch nach wie vor führt das weißsilbrig schimmernde Metall in der Fertigung ein Schattendasein hinter Stahl, Chrom, Nickel oder Aluminium.


Schematische Darstellung der Umformung von Titanrohren innerhalb einer Prozessstufe.
© Fraunhofer IWU

Der Grund: Effiziente umformtechnische Verfahren, wie das Tiefziehen oder das Innenhochdruckumformen können nur mit großen Einschränkungen angewendet werden. »Titan neigt dazu, an den Umformwerkzeugen anzuhaften. Das verursacht starke Schäden, die im schlimmsten Fall zum Reißen der Bauteile führen können. Verstärkt wird dieser Effekt durch die extrem hohen Temperaturen von bis zu 800 °Celsius, bei denen Titan umgeformt werden muss«, erklärt André Albert, Gruppenleiter Wirkmedienumformung am Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU in Chemnitz.

Premiere auf der EuroBlech
Zusammen mit seinen Kollegen vom Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST in Braunschweig hat er eine neue Technologie zur Innenhochdruckumformung von Kfz-Abgasanlagen aus Titan entwickelt. Mit Hilfe des neuen Verfahrens ist die Umformung in nur einer Prozessstufe möglich. Die Forscher stellen erste Ergebnisse des Gemeinschaftsprojekts auf der Messe EuroBlech (Halle 11, Stand B06) vom 23. bis 27. Oktober in Hannover vor.

Bisher waren für das Umformen mindestens drei Schritte mit zwischengeschalteten Wärmebehandlungen nötig, die teilweise an unterschiedlichen Standorten durchgeführt werden mussten. Die Wissenschaftler haben jetzt einen Prozess und ein Werkzeug kreiert, das auch hohen Temperaturen über 800 °Celsius Stand hält. »Bei der Umformung von Titan bei Raumtemperatur kommt es zu einer starken Kaltverfestigung des eingesetzten Rohrs. Damit das Metall nicht reißt, muss es immer wieder durch Glühprozesse rekristallisiert werden. Die Folge ist eine sehr aufwändige mehrstufige Umformung, die bei der Fertigung von Abgasanlagen für Großserien nicht rentabel ist. Die Gefügeänderung lässt sich jedoch bei sehr hohen Temperaturen umgehen«, so Albert.

Das etwa 1,40 x 1,20 Meter große Umformwerkzeug besteht aus Hochleistungswerkstoffen wie Nickelbasislegierungen, die auch bei Temperaturen über 800 °Celsius stabil bleiben und nicht oxidieren. Das Anhaften des Titans am Werkzeug, das zu Rissen in den Bauteilen und zu starken Schäden an der Werkzeugoberfläche führen kann, wird durch eine spezielle, nur wenige Mikrometer dicke, Beschichtung verhindert. Martin Weber, Experte für neue tribologische Beschichtungen am IST, sagt: »Ab etwa 500 °Celsius neigt Titan stark dazu, Sauerstoff und Stickstoff aus der umgebenden Atmosphäre aufzunehmen. Beim Umformen mit sehr hohen Temperaturen muss daher mit Schutzgas, wie zum Beispiel Argon, gearbeitet werden, um das Oxidieren des Titans zu verhindern. Nach umfangreichen Versuchen mit verschiedenen Werkstoffen konnten wir nun die jeweils ideale Beschichtung für die speziellen Bedingungen in den verschiedenen Temperaturbereichen ermitteln.«

Universell einsetzbar
Titan lässt sich vielfältig einsetzen. Etwa 40 Prozent der weltweit verbrauchten Menge nutzt die Luftfahrtindustrie. Dort kommt es beispielsweise in Fensterrahmen, Hydraulikleitungen und Triebwerkteilen vor. Weitere Anwendungen reichen von Rohren und Behältern für die chemische Industrie über seewasserbeständige Bauteile für Offshore-Windanlagen bis hin zu Implantaten, Herzschrittmachern oder chirurgischen Instrumenten und Konsumgütern wie Fahrradrahmen und Piercing-Schmuck.

Im Automobilbau beschränkt sich der Einsatz des Alleskönners bislang auf Fahrzeuge der Oberklasse und den Rennsport. Doch gerade die Massenproduktion von Abgasanlagen bietet großes Potenzial. Aktuell bestehen Krümmer, Auspuffrohre, Katalysatoren oder Schalldämpfer mangels wirtschaftlich rentabler Umformungstechnologien für Titan meist aus hochlegierten Edelstählen. Dabei wäre Titan nicht nur wesentlich leichter – insgesamt ließen sich pro Bauteil 40 Prozent einsparen. Es ist auch langfristig sehr gut verfügbar – Titan gehört zu den zehn häufigsten in der Erdkruste vorkommenden Stoffen.

André Albert | Fraunhofer-Institut
Weitere Informationen:
http://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2012/oktober/titan-wirtschaftlich-rentabel-umformen.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Messenachrichten:

nachricht Biophotonische Innovationen auf der LASER World of PHOTONICS 2017
26.06.2017 | Leibniz-Institut für Photonische Technologien e. V.

nachricht Hyperspektrale Bildgebung zur 100%-Inspektion von Oberflächen und Schichten
26.06.2017 | Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Messenachrichten >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Hyperspektrale Bildgebung zur 100%-Inspektion von Oberflächen und Schichten

„Mehr sehen, als das Auge erlaubt“, das ist ein Anspruch, dem die Hyperspektrale Bildgebung (HSI) gerecht wird. Die neue Kameratechnologie ermöglicht, Licht nicht nur ortsaufgelöst, sondern simultan auch spektral aufgelöst aufzuzeichnen. Das bedeutet, dass zur Informationsgewinnung nicht nur herkömmlich drei spektrale Bänder (RGB), sondern bis zu eintausend genutzt werden.

Das Fraunhofer IWS Dresden entwickelt eine integrierte HSI-Lösung, die das Potenzial der HSI-Technologie in zuverlässige Hard- und Software überführt und für...

Im Focus: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Future Security Conference 2017 in Nürnberg - Call for Papers bis 31. Juli

26.06.2017 | Veranstaltungen

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

„Digital Mobility“– 48 Mio. Euro für die Entwicklung des digitalen Fahrzeuges

26.06.2017 | Förderungen Preise

Fahrerlose Transportfahrzeuge reagieren bald automatisch auf Störungen

26.06.2017 | Verkehr Logistik

Forscher sorgen mit ungewöhnlicher Studie über Edelgase international für Aufmerksamkeit

26.06.2017 | Physik Astronomie