Materialverhalten entlang der Prozesskette von ZAX210 Draht

Magnesium ist das leichteste Strukturmetall und bietet enormes Potenzial für zukünftige Mobilitätslösungen, bei denen Gewichtsreduktion entscheidend für Effizienz und Nachhaltigkeit ist. Die Umformung von Magnesiumlegierungen stellt jedoch aufgrund ihres hexagonalen Kristallgitters eine große Herausforderung dar. Komplexe Umformprozesse wie Strangpressen und nachgelagerte Prozessschritte sind besonders von Faktoren wie Temperatur, Umformgeschwindigkeit und Texturentwicklung während der Verarbeitung abhängig. Jüngste Fortschritte in der Legierungsentwicklung haben das Materialverhalten von Magnesium verbessert, wobei Calcium (Ca) als Legierungselement signifikante Vorteile gezeigt hat. Darauf aufbauend wird das Projekt eine vielversprechende Mg-Zn-Al-Ca-Legierung (ZAX210) detailliert untersuchen. Ziel ist es, das Materialverhalten in komplexen Umformprozessen besser zu verstehen und durch fortschrittliche Simulationen Erkenntnisse zu vertiefen. Ein besonderer Fokus liegt auf dem Conform-Verfahren, das einen wichtigen Zwischenschritt in der Umformtechnik für Halbzeuge wie Drahtziehen darstellt. Für ein ganzheitliches Verständnis kombiniert das Projekt experimentelle Analysen und Simulationen der Phasen- und Texturentwicklung während der Umformung. Die Phasenentwicklung wird mit CALPHAD-Methoden modelliert, die für Gleichgewichtsbedingungen etabliert sind. Für Nichtgleichgewichts-Prozesse wird die Methode in der industriellen Umformung aber kaum angewendet. Ebenso wird die Texturentwicklung entscheidend für die Vorhersage des Materialverhaltens gemessen und simuliert. Aufgrund des numerischen Aufwands für die integrierte Textursimulation von 3D-Geometrien, wird im vorliegenden Projekt die Texur nur für die interessantesten Bereiche des Querschnitts berechnet. Dies kann durch die Extraktion von Ergebnissen entlang bestimmter Stromlinien aus dem Prozessmodell erreicht werden. Die Rolle des AIT im Projekt liegt in der Erweiterung der Simulationsfähigkeiten für die Texturentwicklung mittels VPSC-Modellen (Visco-Plastic Self-Consistent). Dies stärkt die Expertise des AIT im Bereich Materialmodellierung und legt die Grundlage für industrielle Anwendungen. Bestehendes Know-how aus früheren Projekten (Komprex, ZDM, Data-T-Rex) wird genutzt, um Methoden für die Magnesiumumformung anzupassen. Die Arbeiten sind strategisch auf die AIT- Forschungsfelder Modelling of Materials, Processes and Components und Forming Technologies ausgerichtet und bieten langfristigen Kompetenzaufbau der auch für Titan Anwendung finden wird. Erwartete Ergebnisse umfassen verbesserte Simulationswerkzeuge, wissenschaftliche Publikationen und stärkere Kooperationen, insbesondere mit der TU Freiberg. Diese Ergebnisse tragen dazu bei, das Verständnis der Magnesiumumformung zu vertiefen, die Entwicklung von Legierungen der nächsten Generation zu unterstützen und die Anwendung von VPSC-basierten Simulationen im industriellen Kontext zu erweitern.