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Institut für Struktur- und Funktionskeramik

Neue keramische Werkstoffe

...für Form- und Profilwalzen und andere Komponenten der Walztechnik

 

Ziele

In der Walztechnik besteht ein erhöhter Bedarf an verschleiß- und korrosionsbeständigen, mechanisch und thermisch hoch belastbaren keramischen Komponenten. Von Interesse ist vor allem der ressourceneffiziente Einsatz von keramischen Walzwerkzeugen. Das Hauptziel des Projektes ist daher die Entwicklung von verschleiß- und korrosionsbeständigen Werkstoffen und die Fertigung von Komponenten aus diesen Werkstoffen sowie die Erprobung in verschiedenen Anwendungen. Durch eine Steigerung der Standzeit und der Werkzeugqualität kommt es zu einer Steigerung der Produktivität und einer qualitativen Verbesserung des Walzgutes. Um diese Ziele zu erreichen, muss der Nachweis der Funktionsfähigkeit der Walzen und deren Leistungsfähigkeit im Walzwerk erbracht werden.

 

Projekt 03X3503 im BMBF Rahmenprogramm Werkstoffinnovationen für Industrie und Gesellschaft

- WING

Industriepartner:

Wissenschaftliche Partner:

  • Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM, Wöhlerstraße 11, 79108 Freiburg
  • Universität Duisburg-Essen, Institut für Angewandte Materialtechnik ( IAM), Forsthausweg 2, 47057 Duisburg

Konzept:

Das Gesamtziel des Verbundprojekts ist die Entwicklung und ressourceneffiziente Nutzung von neuen keramischen Werkstoffen für Werkzeuge und Komponenten für die Walztechnik zur Steigerung der Produktivität und Produktqualität. Folgende untergeordneten Teilziele werden definiert und bearbeitet:

  • Entwicklung und Qualifizierung mechanisch, thermisch und tribologisch hochbeständiger keramischer Werkstoffe und daraus hergestellter hochpräziser Komponenten mit einem adäquaten Kosten-, Energie- und Materialaufwand.
  • Erweiterung der Einsatzbereiche von Keramikwerkzeugen und Keramikkomponenten
  • Verbesserung der Umform- und Produktionsbedingungen
  • Erhöhung der Produktqualität
  • Sichere Fertigung mit Keramikwalzen
  • Erhöhung der Produktivität
  • Betrachtung der Nachhaltigkeitsaspekte

Diese Ziele sollen erreicht werden durch

  • Systemorientierte Werkstoffentwicklung
  • Keramikgerechte Konstruktion
  • Optimierte Bauteilfertigung
  • Präzisionsbearbeitung
  • Ableitung von Einsatzstrategien

Aufgaben des ISFK:

Das ISFK betreut im Projekt die Walzenerprobung bei Böhler-Edelstahl in Kapfenberg und Böhler-Profil in Waidhofen.  Zu den Aufgaben des ISFK gehört die Ermittlung von mechanischen und thermischen Eigenschaften des Walzenmaterials. Die dabei ermittelten Daten dienen als Grundlage für die Simulation der mechanischen und thermischen Beanspruchung der verwendeten Walzen. Auf der Basis der im Labor ermittelten Kennwerte soll die Rissausbreitung in den Walzen aufgrund der Beanspruchung berechnet werden. Ein weiterer Aufgabenbereich liegt in der Analyse von Schadensfällen und auf Basis der dabei gewonnenen Erkenntnisse im Erstellen von Verbesserungsvorschlägen für das Design der Walzen.