Selektive Modifizierung von DP-Stählen durch Laserstrahlung

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Projektnummer: I3920-N36

Projektende: Dezember 2021

Im Rahmen dieses Projektes ist geplant, Simulationsmodelle der Laserbehandlung von Dualphasenstählen zu entwickeln, sowie die Möglichkeiten eines Standard-Finite-Elemente-Programms durch benutzerdefinierte Skripte zur Simulation thermischer Prozesse bei Laserbestrahlung zu erweitern. Weiters werden thermische Prozessberechnungen unter Berücksichtigung von Änderungen des Absorptionskoeffizienten und Untersuchungen der Laserstrahlformung für eine präzisere räumliche Leistungsverteilung durchgeführt. Weiters wird der Einfluss der Einwirkung eines exakt definierten und lokalisierten Laserstrahls, welcher durch diffraktive optische Elemente geformt wird, auf die Struktur von Dualphasenstählen untersucht. Regelmäßigkeiten und Besonderheiten der Laserbearbeitung von Materialien mit einer ferritisch-martensitischen Struktur werden untersucht sowie die Materialstrukturen und -eigenschaften nach Laserbehandlung. Während der Durchführung des Forschungsprojekts ist geplant, mittels metallographischer Analysen laserbearbeitete Proben, wobei die Laserstrahlung durch diffraktive optische Elemente geformt wurde, zu untersuchen und die Veränderung der metallischen Werkstoffstrukturen zu analysieren. Mittels statistischer Versuchsplanung werden Abhängigkeiten der Bearbeitungsparameter erfasst. Dualphasenstähle haben, bedingt durch die Kombination von Festigkeit und Umformbarkeit, großes Potential zur Verbesserung der Crashtauglichkeit von Fahrzeugen, und können zudem noch zur Gewichtsreduktion beitragen. Die geplanten Untersuchungen sind daher für reale Anwendungen – vor allem in der Automobilindustrie - von großem Interesse. Wechselnde, lokale Bereiche hoher und reduzierter Festigkeit von Werkstoffen in einer Karosserie machen es möglich, die passive Sicherheit von modernen Fahrzeugen zu erhöhen. Im Rahmen des Projekt ist geplant, erstmals Untersuchungen zur Erzielung von lokalen, abwechselnden Bereichen unterschiedlicher Festigkeit von Dualphasenstählen durch Laserbehandlung durchzuführen. Neue technische Lösungen bieten die Möglichkeit, die Verteilung der Leistungsdichte der Laserstrahlung an der Oberfläche des Werkstoffs gezielt zu verändern. Einen weiteren, sehr innovativen Aspekt dieses Projekts stellt die genaue Modellierung von thermischen Prozessen unter Laserbestrahlung dar. Dazu werden Standardprogramme der Berechnung finiter Elemente mit Hilfe benutzerdefinierter Skripte erweitert. Ein wesentlicher Unterschied des gegenständlichen Projekts gegenüber bisher durchgeführten Untersuchungen liegt darin, dass zusätzlich zur räumlichen Lokalisation der Laserstrahlung auch Leistungsdichteverteilungen untersucht werden sollen. Basierend auf statistischer Versuchsplanung sollen die experimentellen Untersuchungen der Einwirkung eines Laserstrahls auf metallische Werkstoffe durch Analysen der Gefügeveränderungen begleitet werden.

Im Rahmen dieses Projektes ist geplant, Simulationsmodelle der Laserbehandlung von Dualphasenstählen zu entwickeln, sowie die Möglichkeiten eines Standard-Finite-Elemente-Programms durch benutzerdefinierte Skripte zur Simulation thermischer Prozesse bei Laserbestrahlung zu erweitern. Zusätzlich werden thermische Prozessberechnungen unter Berücksichtigung von Änderungen des Absorptionskoeffizienten und Untersuchungen der Laserstrahlformung für eine präzisere räumliche Leistungsverteilung durchgeführt. Zudem wird der Einfluss der Einwirkung eines exakt definierten und lokalisierten Laserstrahls, welcher durch diffraktive optische Elemente geformt wird, auf die Struktur von Dualphasenstählen untersucht. Die Laserbearbeitung von Materialien mit einer ferritisch-martensitischen Struktur werden eingehend untersucht sowie die resultierenden Materialstrukturen und -eigenschaften nach einer Laserbehandlung.

Während der Durchführung des Forschungsprojekts ist geplant, mittels metallographischer Analysen laserbearbeitete Proben, wobei die Laserstrahlung durch diffraktive optische Elemente geformt wurde, zu untersuchen und die Veränderung der metallischen Werkstoffstrukturen zu analysieren. Mittels statistischer Versuchsplanung können Abhängigkeiten der Bearbeitungsparameter erfasst werden. Dualphasenstähle haben, bedingt durch die Kombination von hoher Festigkeit und guter Umformbarkeit, großes Potential zur Verbesserung der Crashtauglichkeit von Fahrzeugen, und können zudem noch zur Gewichtsreduktion beitragen. Die geplanten Untersuchungen sind daher für reale Anwendungen – vor allem in der Automobilindustrie - von großem Interesse. Wechselnde, lokale Bereiche hoher und reduzierter Festigkeit von Werkstoffen in einer Karosserie machen es möglich, die passive Sicherheit von modernen Fahrzeugen zu erhöhen. Im Rahmen des Projekts ist geplant, erstmals Untersuchungen zur Erzielung von lokalen, abwechselnden Bereichen unterschiedlicher Festigkeit von Dualphasenstählen durch Laserbehandlung durchzuführen. Neue technische Lösungen bieten die Möglichkeit, die Verteilung der Leistungsdichte der Laserstrahlung an der Oberfläche des Werkstoffs gezielt zu verändern. Einen weiteren, sehr innovativen Aspekt dieses Projekts stellt die genaue Modellierung von thermischen Prozessen unter Laserbestrahlung dar. Dazu werden Standardprogramme der Berechnung finiter Elemente mit Hilfe benutzerdefinierter Skripte erweitert. Ein wesentlicher Unterschied des gegenständlichen Projekts gegenüber bisher durchgeführten Untersuchungen liegt darin, dass zusätzlich zur räumlichen Lokalisation der Laserstrahlung auch Leistungsdichteverteilungen untersucht werden sollen. Basierend auf statistischer Versuchsplanung sollen die experimentellen Untersuchungen der Einwirkung eines Laserstrahls auf metallische Werkstoffe durch Analysen der Gefügeveränderungen begleitet werden.