Optische Dehnratenregelung in der Werkstoffcharakterisierung

Für die gezielte Umformung metallischer Werkstoffe ist eine grundlegende Kenntnis des Werkstoffverhaltens notwendig. Im Rahmen von Charakterisierungsversuchen, wie beispielsweise dem Zugversuch, werden spezifische Werkstoffkenngrößen wie Fließbeginn, Zugfestigkeit, Gleichmaßdehnung und Bruchdehnung ermittelt. Zudem kann das elastisch-plastische Materialverhalten analysiert werden. Durch die geeignete Wahl eines Materialmodells wird dieses Werkstoffverhalten in einer Simulation hinterlegt. Solche Simulationen bilden den Fertigungsprozess ab und dienen der Auslegung von Werkzeugen und Platinenzuschnitten. Sie tragen dazu bei, Bauteile sicher und ressourcenschonend auslegen zu können.

Viele metallische Werkstoffe weisen eine Dehnratensensitivität auf. Das bedeutet, dass sich das Werkstoffverhalten in Abhängigkeit von der Dehnrate und damit von der Umformgeschwindigkeit verändert. Insbesondere bei quasistatischen Charakterisierungsversuchen, die mit geringen Dehnraten durchgeführt werden, welche kaum in realen Umformprozessen auftreten, kommt es zu Abweichungen vom realen Werkstoffverhalten. Die Berücksichtigung der tatsächlichen Dehnratensensitivität führt zu einer verbesserten simulativen Abbildung des Materialverhaltens.
Ziel des Forschungsprojekts ist es, in Zusammenarbeit mit den Projektpartnern eine robuste Methode zur Durchführung optisch dehnratengeregelter Versuche zu erarbeiten und den Einfluss auf die Prognosequalität von Simulationen zu analysieren. Hierdurch kann die Differenz zwischen der nominell gewählten und der tatsächlichen Dehnrate reduziert werden. Diese Methode soll zu genaueren Werkstoffkennwerten führen, die eine verbesserte Bauteil- und Prozessauslegung ermöglichen.