Leseprobe_ASK_Tagungsband

DVSMediaGmbH

34. Aachener Stahlkolloquium

steel and more

19. November 2020

Online-Konferenz

steel and more


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FERTIGUNG

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Aachener Stahlkolloquium

steel and more

19. November 2020

Online-Konferenz

Tagungsband


Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek

Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der

Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im

Internet über http://dnb.dnb.de abrufbar.

Institut für Eisenhüttenkunde – Institut für Bildsame Formgebung

Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen

34. Aachener Stahlkolloquium –

Werkstofftechnik

„steel and more“

Tagungsband

Ulrich Krupp und Sebastian Münstermann (Hrsg.)

Layout: IEHK

Verlag und Vertrieb:

DVS Media GmbH

Aachener Str. 172

40223 Düsseldorf

ISBN 978-3-96144-092-4

© DVS Media GmbH, Düsseldorf ⋅ 2020

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34. Aachener Stahlkolloquium Inhaltsverzeichnis

34. Aachener Stahlkolloquium

Werkstofftechnik

Inhaltsverzeichnis ........................................................................................... I

Vorwort .......................................................................................................... V

Plenarvortragende ....................................................................................... VII

Programm des 34. ASK .............................................................................. VIII

Manuskripte zu den Vorträgen des 34. ASK

Plenarvorträge 1

F. Koch; Georgsmarienhütte Holding GmbH

Die Stahl-Zukunft ist elektrisch .................................................................. 3

F. Mücklich; Lehrstuhl für Funktionswerkstoffe, Universität des Saarlandes

D. Britz; Materials Engineering Center Saarland

Microstructure is the “know-it-all” – classification

approaches based on 3D-tomography, data mining and

deep learning methods ............................................................................... 5

R. Fechte-Heinen; Leibniz IWT, Universität Bremen

K. Burkart, J. Epp, K. Hantzsche, L. Heemann, A. von Hehl, V. Uhlenwinkel,

M. Steinbacher; Leibniz IWT

Quench-and-Partitioning-Stähle:

vom Kaltband bis zur Bauteil-Wärmebehandlung .................................... 7

C. Brecher, M. Brockmann, B. Biernat, N. Frenkel, S. Neus;

Werkzeugmaschinenlabor, RWTH Aachen University

Modellbasierte Datenanalyse als Basis für

Zustandsüberwachung in Werkzeugmaschinen ...................................... 9

A. E. Tekkaya, R. Gitschel, R. Meya, O. Hering;

Institut für Umformtechnik und Leichtbau, TU Dortmund

Schädigungsgesteuerte Umformprozesse ............................................. 19

D. Senk; Institut für Eisenhüttenkunde, RWTH Aachen University

Der korrekte Weg zu Stahlwerkstoffen .................................................... 29

I


Inhaltsverzeichnis

34. Aachener Stahlkolloquium

Werkstoffe für die additive Fertigung 47

J. H. Schleifenbaum, A. Weisheit, S. Bremen, C. Tenbrock, A. Gasser;

Institut für Lasertechnik, Fraunhofer-Gesellschaft

S. Ziegler, M. Voshage, O. Zarei;

Lehrstuhl für Digital Additive Production, RWTH Aachen University

C. Haase; Institut für Eisenhüttenkunde, RWTH Aachen University

The role of materials and design in additive manufacturing................. 49

C. Haase, P. Köhnen, S. Motaman;

Institut für Eisenhüttenkunde, RWTH Aachen University

ICME-basierte Werkstoff- und Prozessentwicklung für die

additive Fertigung...................................................................................... 51

J. Lohn; PROTIQ GmbH

Werkstoffe für die additive Fertigung – Serienprodukte erfordern

maßgeschneiderte Materialien ................................................................. 63

K. Jahns, P. Böhlke, H.-G. Wobker; KME Germany GmbH & Co. KG

R. Bappert, U. Krupp;

Institut für Eisenhüttenkunde, RWTH Aachen University

Entwicklung einer Prozessroute zur additiven Fertigung von

Kupferwerkstoffen ..................................................................................... 65

T. Brune, Y. Wilkens, P. Weiland, H.-J. Odenthal, N. Vogl;

SMS group GmbH

Additive Fertigung bei der SMS group – Kundenspezifische

Lösungen entlang der gesamten Wertschöpfungskette ....................... 75

Neue Methoden des Werkstoffdesigns 85

P.J.J. Kok, C. Celada-Casero, W. Spanjer, F. Korver, M. Aarnts;

Tata Steel Europe

Microstructure design for the multi-scale simulation of single and

multi-phase steel grades .......................................................................... 87

H. Springer; Institut für Bildsame Formgebung, RWTH Aachen University

C. Baron, D. Raabe;

Max-Planck-Institut für Eisenforschung GmbH, Max-Planck-Gesellschaft

Kombinatorik in der Stahlentwicklung .................................................... 97

W. Song, Z. Xu, W. Bleck, U. Krupp;

Institut für Eisenhüttenkunde, RWTH Aachen University

Nano-engineering of high strength steels ............................................ 101

II


34. Aachener Stahlkolloquium Inhaltsverzeichnis

S. Sandfeld, D. Steinberger;

Institut für Mechanik und Fluiddynamik, TU Bergakademie Freiberg

Data science approaches for understanding plasticity and

fracture combining experiment and simulation ................................... 111

P. Sonnweber-Ribic, B. Schäfer; Robert Bosch GmbH

H. ul Hassan, A. Hartmaier; Interdisciplinary Center for

Advanced Materials Simulation, Ruhr-Universität Bochum

Mikrostrukturbasierte Simulation der Ermüdungsschädigung

in hochfesten Stählen ............................................................................. 113

Werkstoffe für die Mobilität 119

H. Buddenberg, N. Brachthäuser; C.D. Wälzholz GmbH Co. KG

Antriebstechnik im Wandel

Kaltband-Werkstoffe in der Zukunft ...................................................... 121

A. Wollenberg, C. Sunderkötter, A. Hatscher, R. Rablbauer;

Volkswagen AG

Mit Stahl leichter auf die Straße ............................................................. 127

J. Wesemann; Ford-Werke GmbH

Werkstoffe und Technologien im Automobilbau .................................. 131

U. Krupp; Institut für Eisenhüttenkunde, RWTH Aachen University

Mobilität und Energieerzeugung – Herausforderungen für

metallische Hochtemperaturwerkstoffe ................................................ 133

Schädigungstoleranter Werkstoffeinsatz 143

U. Zerbst; Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung BAM

Werkstoffdefekte und Ermüdung in Stahl ............................................. 145

S. Münstermann, P. Wechsuwanmanee;

Institut für Eisenhüttenkunde, RWTH Aachen University

W. Liu, J. Lian; Advanced Steel and Applications, Aalto University

Einsatz schädigungsmechanischer Methoden zur Bewertung

der Kantenrissempfindlichkeit von mehrphasigen Stählen ................ 155

III


Inhaltsverzeichnis

34. Aachener Stahlkolloquium

M. Nagel, S. Kovacs, A. Tomitz; thyssenkrupp Hohenlimburg GmbH

M. Gösling, T. Thülig; Bilstein GmbH & Co. KG

Erweiterte Prozessgrenzen bei der Umformung von

Hoch-Mangan-Stahl ................................................................................. 165

J. Lian; Department of Mechanical Engineering, Aalto University

J. Zhu, T. Wierzbicki; Department of Mechanical Engineering,

Massachusetts Institute of Technology

Fracture prediction from steels to lithium-ion batteries ...................... 175

IV


34. Aachener Stahlkolloquium Vorwort

Vorwort

Zukunftsweisende Forschung in traditionellem Umfeld - das Aachener

Stahlkolloquium bietet seit mehr als drei Jahrzehnten einen inspirierenden

Rahmen für intensiven Erfahrungsaustausch zu aktuellen Innovationen und

Entwicklungen in der Stahlbranche. Im dreijährigen Turnus stehen die

Themen Werkstofftechnik, Metallurgie und Umformtechnik im Fokus der

Konferenz.

Das diesjährige ASK steht ganz im Zeichen der Werkstofftechnik. Zeitgemäß

widmet es sich unter dem Motto „steel and more“ den gewaltigen

Transformationsprozessen, denen der Werkstoff Stahl im Kontext der

Energiewende und der Digitalisierung ausgesetzt ist. CO2-neutrale

Produktionsprozesse erfordern passgenaue Rohstoff-, Energie- und

Datenflüsse. Nie zuvor waren Formgebung und Werkstoffeigenschaften

derart verschmolzen, wie es bei den aktuellen Fertigungsverfahren, bspw. der

additiven Fertigung oder dem Presshärten, der Fall ist.

Mit den Arbeitsgebieten Werkstofftechnik der Metalle sowie Werkstoff- und

Bauteilintegrität öffnet sich das Institut für Eisenhüttenkunde der Technologie

der Nichteisenwerkstoffe, nicht zuletzt um im Kontext der Multimaterialanwendungen

den Werkstoff Stahl angemessen und technisch

sinnvoll zu positionieren.

Die Schwerpunkte des diesjährigen ASK geben detaillierte Einblicke in die

neusten Methoden des Werkstoffdesigns und des schädigungstoleranten

Werkstoffeinsatzes. Vor dem Hintergrund aktueller Forschungsschwerpunkte

werden insbesondere Werkstoffe für die Mobilität und die additive

Fertigung thematisiert. Dabei richtet sich der Blick natürlich auf den Werkstoff

Stahl, jedoch dem Motto „steel and more“ folgend auch weit darüber hinaus.

Um diesem breiten Spektrum gerecht zu werden und um die Gesundheit

unserer Gäste und Vortragenden in Zeiten der COVID19-Pandemie zu

schützen, bieten wir das ASK in diesem Jahr zum ersten Mal als online-

Konferenz an. In kompakter Form werden Ihnen zu den vier Themengebieten

insgesamt 25 Fachvorträge aus Industrie, Politik und Wissenschaft, in

teilweise parallelen Sessions, präsentiert.

Mit diesem Angebot wird auch das 34. ASK der Tradition folgen, interessante

wissenschaftliche Fragestellungen gemeinsam mit den aktuellen

wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Herausforderungen zu diskutieren.

Lassen Sie sich live aus Aachen, der Stadt Karls des Großen, inspirieren zu

neuen Lösungen, Netzwerken und Freundschaften.

V


Vorwort

34. Aachener Stahlkolloquium

Das Team des 34. Aachener Stahlkolloquiums unter Leitung von Prof. Ulrich

Krupp und Prof. Sebastian Münstermann freut sich darauf, Sie zu diesem

zukunftsorientierten ASK live aus Aachen begrüßen zu dürfen.

Ein herzliches Willkommen

VI


34. Aachener Stahlkolloquium Plenarvortragende

Plenarvortragende

Prof. Dr. Andreas Pinkwart

Minister für Wirtschaft, Innovation,

Digitalisierung und Energie des Landes NRW

Frank Koch

Vorsitzender der Geschäftsführung der

Georgsmarienhütte Holding GmbH

Prof. Dr.-Ing. Frank Mücklich

Inhaber des Lehrstuhls für Funktionswerkstoffe der

Universität des Saarlandes und Präsident der Deutschen

Gesellschaft für Materialkunde

Prof. Dr.-Ing. habil. Rainer Fechte-Heinen

Vorsitzender des Direktoriums des Leibniz-Instituts für

Werkstofforientierte Technologie der Leibniz-Gemeinschaft

und der Universität Bremen

Prof. Dr.-Ing. Christian Brecher

Inhaber des Lehrstuhls für Werkzeugmaschinen und Mitglied

des Direktoriums des Werkzeugmaschinenlabors der RWTH

Aachen University

Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. A. Erman Tekkaya

Leiter des Instituts für Umformtechnik und

Leichtbau der TU Dortmund

Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Dieter Senk

Inhaber des Lehrstuhls für Metallurgie von Eisen und Stahl

am Institut für Eisenhüttenkunde der RWTH Aachen

University

VII


Programm

34. Aachener Stahlkolloquium

Programm des 34. ASK

Donnerstag, 19. November 2020 - Vormittag

Eröffnung „steel and more“

Vorsitz: U. Krupp

09:30 Begrüßung

U. Krupp, S. Münstermann

Institut für Eisenhüttenkunde, RWTH Aachen University

09:35 Videogrußwort des Ministers - Die Stahlindustrie in

Nordrhein-Westfalen – Entwicklungen und Perspektiven

A. Pinkwart

Minister für Wirtschaft, Innovation, Digitalisierung und Energie

des Landes NRW

09:45 Die Stahl-Zukunft ist elektrisch

F. Koch

Georgsmarienhütte Holding GmbH

10:00 Das Gefüge weiß alles – mit skalenübergreifender

Tomographie, Data Mining und Maschinellem Lernen zur

objektiven Qualitätskontrolle

F. Mücklich

Lehrstuhl für Funktionswerkstoffe, Universität des Saarlandes

10:15 Quench-and-Partitioning-Stähle:

vom Kaltband bis zur Bauteil-Wärmebehandlung

R. Fechte-Heinen

Leibniz-Institut für Werkstofforientierte Technologien,

Leibniz-Gemeinschaft und Universität Bremen

10:30 Pause

10:45 Fachvorträge in Parallelsessions

Session A: Werkstoffe für die additive Fertigung

Session B: Neue Methoden des Werkstoffdesigns

VIII


34. Aachener Stahlkolloquium Programm

Session A: Werkstoffe für die additive Fertigung

Vorsitz: T. Schneiders

10:45 The role of materials and design in additive

manufacturing

J. H. Schleifenbaum

Institut für Lasertechnik, Fraunhofer-Gesellschaft & Lehrstuhl

für Digitale Additive Produktion, RWTH Aachen University &

Aachen Center for Additive Manufacturing

11:00 ICME-basierte Werkstoff- und Prozessentwicklung für die

additive Fertigung

C. Haase

Institut für Eisenhüttenkunde, RWTH Aachen University

11:15 Werkstoffe für die additive Fertigung –

Serienprodukte erfordern maßgeschneiderte Materialien

J. Lohn

PROTIQ GmbH

11:30 Entwicklung einer Prozessroute zur additiven Fertigung

von Kupferwerkstoffen

K. Jahns

Laborbereich Materialdesign und Werkstoffzuverlässigkeit,

Hochschule Osnabrück & KME Germany GmbH & Co. KG

11:45 Additive Fertigung bei der SMS group –

Kundenspezifische Lösungen entlang der gesamten

Wertschöpfungskette

T. Brune

SMS group GmbH

12:00 Zusammenfassung beider Sessions

12:15 Mittagspause bis 13:00

IX


Programm

34. Aachener Stahlkolloquium

Session B: Neue Methoden des Werkstoffdesigns

Vorsitz: B. Kaup

10:45 Microstructure design for the multi-scale simulation of

single and complex steel grades

C. Celada-Casero

Tata Steel Europe Ltd.

11:00 Kombinatorik in der Stahlentwicklung

H. Springer

Institut für Bildsame Formgebung, RWTH Aachen University

11:15 Nano-engineering of high strength steels

W. Song

Institut für Eisenhüttenkunde, RWTH Aachen University

11:30 Data science approaches for understanding plasticity and

fracture combining experiment and simulation

S. Sandfeld

Institut für Mechanik und Fluiddynamik,

TU Bergakademie Freiberg

11:45 Mikrostrukturbasierte Simulation der Ermüdungsschädigung

in hochfesten Stählen

P. Sonnweber-Ribic

Robert Bosch GmbH

12:00 Zusammenfassung beider Sessions

12:15 Mittagspause bis 13:00

X


34. Aachener Stahlkolloquium Programm

Programm des 34. ASK

Donnerstag, 19. November 2020 - Nachmittag

Plenarvorträge

Vorsitz: W. Bleck

13:00 Internet of Production – Modellbasierte Datenanalyse in

der Produktion

C. Brecher

Werkzeugmaschinenlabor, RWTH Aachen University

13:15 Schädigungsgesteuerte Umformprozesse

E. Tekkaya

Institut für Umformtechnik und Leichtbau, TU Dortmund

13:30 Der korrekte Weg zu Stahlwerkstoffen

D. Senk

Institut für Eisenhüttenkunde, RWTH Aachen University

13:45 Pause

14:00 Fachvorträge in Parallelsessions

Session A: Werkstoffe für die Mobilität

Session B: Schädigungstoleranter Werkstoffeinsatz

Session A: Werkstoffe für die Mobilität

Vorsitz: G. Hirt

14:00 Antriebstechnik im Wandel –

Kaltbandwerkstoffe in der Zukunft

N. Brachthäuser

C.D. Wälzholz GmbH & Co. KG

14:15 Mit Stahl leichter auf die Straße

A. Wollenberg

Volkswagen AG

XI


Programm

34. Aachener Stahlkolloquium

14:30 Werkstoffe und Technologien im Automobilbau

J. Wesemann

Ford Research & Advanced Engineering Europe

14:45 Mobilität und Energieerzeugung - Neue

Herausforderungen für metallische

Hochtemperaturwerkstoffe

U. Krupp

Institut für Eisenhüttenkunde, RWTH Aachen University

Session B: Schädigungstoleranter Werkstoffeinsatz

Vorsitz: F. Thönnessen

14:00 Material defects and fatigue behavior in steel

U. Zerbst

Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung

14:15 Einsatz schädigungsmechanischer Methoden zur

Bewertung der Kantenrissempfindlichkeit von

mehrphasigen Stählen

S. Münstermann

Institut für Eisenhüttenkunde, RWTH Aachen University

14:30 Erweiterte Prozessgrenzen bei der Umformung von

Hoch-Mangan Stahl

M. Nagel

thyssenkrupp Hohenlimburg GmbH

14:45 Fracture prediction from steels to lithium-ion batteries

J. Lian

Aalto University, Finnland

Abschluss „steel and more“

Vorsitz: U. Krupp

15:00 Abschlussdiskussion und Schlusswort

S. Münstermann und U. Krupp

Institut für Eisenhüttenkunde, RWTH Aachen University

XII

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