Verbundvorhaben GJSlim - Entwicklung eines übertragbaren Leichtbaukonzepts zur Nutzung erhöhter zyklischer Beanspruchbarkeiten dünnwandiger GJS-Strukturen mit Hilfe des Digitalen Zwillings

Abstract

Das Projekt GJSlim befasst sich mit der Entwicklung leichtbauoptimierter, funktionsintegrierter Komponenten aus sphärogussbasiertem Gusseisen (GJS) mit Fokus auf dessen hohen Potenzials für eine ressourcen- und kosteneffiziente Serienfertigung. Obwohl GJS eine vorteilhafte Kombination aus Festigkeit, Duktilität und Gießbarkeit bietet, ist sein Einsatz in dünnwandigen Leichtbaustrukturen bislang eingeschränkt. Dies ist insbesondere auf das Fehlen integrierter Entwicklungsansätze zurückzuführen, die die strukturelle Leistungsfähigkeit, fertigungstechnische Randbedingungen sowie lokale Werkstoffeigenschaften gleichzeitig berücksichtigen. Infolgedessen schöpfen bestehende Auslegungsrichtlinien das Potenzial dieses Werkstoffs, insbesondere im Hinblick auf reduzierte Wandstärken und eine verbesserte Materialeffizienz, nicht vollständig aus. Ziel des Projekts ist daher die Entwicklung eines interdisziplinären Ansatzes, der die Strukturoptimierung, die Gießprozesssimulation und die Fertigung miteinander verknüpft. Durch die systematische Integration von Entwurf, Fertigung und Betriebsverhalten soll die Realisierung sehr dünnwandiger GJS-Komponenten ermöglicht und die maßgeblichen technologischen Grenzen sowie Größeneffekte für deren Auslegung identifiziert werden. Darüber hinaus werden prozessbedingte Informationen und daraus resultierende lokale Bauteileigenschaften in einer digitalen Repräsentation des Bauteils (Digitaler Zwilling) abgebildet, um eine weiterführende strukturelle Optimierung zu unterstützen. Insgesamt trägt das Projekt zur Steigerung der Materialeffizienz bei und ermöglicht Leichtbaulösungen mit reduzierten CO2-Emissionen durch eine konsequent fertigungsgerechte Auslegungsstrategie.