Verbundvorhaben: Leichtkupfer - Erforschung und Entwicklung einer neuen Kupfergusslegierung für den Einsatz in dünnwandigen Strukturen im Druck- und Kokillenguss

Abstract

Achtung, dieser Bericht wurde durch eine neue Version ersetzt. Sie finden die neue Version unter: https://doi.org/10.34657/33811 Ziel des Vorhabens war die Entwicklung und Qualifizierung einer neuen, hochfesten Kupferbasislegierung mit Leichtbaupotenzial, die im Kokillen- und Druckguss verarbeitet und für strukturell hoch beanspruchte Bauteile eingesetzt werden kann. Hierzu wurden bestehende Legierungen systematisch untersucht, werkstoff- und prozesstechnisch weiterentwickelt und hinsichtlich ihres statischen und zyklischen Werkstoffverhaltens charakterisiert. Darauf aufbauend wurde eine neue Legierung entwickelt, auf seriennahe Demonstratorbauteile übertragen und unter realitätsnahen Betriebsbeanspruchungen validiert. Parallel wurden geeignete Gießprozesse entwickelt, um eine prozesssichere Fertigung zu ermöglichen. Abschließend wurden Bemessungsgrundsätze abgeleitet, die die Auslegung von Bauteilen aus der neuen Legierung unterstützen. Zu Projektbeginn wurden werkstoffliche und prozesstechnische Ausgangsbedingungen sowie Anforderungen an mechanische Eigenschaften und Bauteilgeometrien definiert. Es folgte eine Planung von der Untersuchung und Anpassung bestehender Legierungen für den Druckguss bis hin zur Neuentwicklung hochfester Varianten. Ein wichtiger Fortschritt war die erfolgreiche Überführung geeigneter Referenzlegierungen vom Kokillen- in den Druckguss und die Entwicklung einer neuen hochfesten Kupferbasislegierung mit verbesserten Eigenschaften, aus der Demonstratorbauteile gegossen wurden. Prozessbegleitende Experimente, Simulationen und Analysen identifizierten die wesentlichen Einflussgrößen auf Gefüge, Defekte und Eigenschaften. Iterative Gießversuche, Probencharakterisierung und Bauteiltests ermöglichten die Ableitung belastbarer Kennwerte. Das Vorhaben war durch enge Abstimmung der Partner und definierte Meilensteine strukturiert und mündete in industriell verwertbare, anwendungsnahe Konzepte.