Institut für Angewandte Materialien – Werkstoffkunde

LEAFSLIM (EU-gefördertes Projekt): Lightweight steel leaf springs with improved durability and reliability

Dr.-Ing. Alexander Klumpp

Dieses Projekt wird in Zusammenarbeit mit mehreren Industriepartnern und internationalen Forschungseinrichtung durchgeführt. Ziel des Projekts ist es, das Ermüdungsverhalten von Blattfedern in Heavy-Truck-Anwendungen zu verbessern. Hierdurch können die Federn leichter gebaut und Fahrzeuggewicht eingespart werden. Um dieses Ziel zu erreichen, werden einerseits neue Stahlgüten mit erhöhten Grundfestigkeiten entwickelt. Andererseits werden modifizierte Kugelstrahlbehandlungen angewandt, bei denen unter Vorspannung und bei erhöhter Temperatur (Spannungsstrahlen und Warmspannungsstrahlen) gestrahlt wird. Neben der experimentellen Charakterisierung der Randschichteigenschaften und des Ermüdungsverhaltens werden auch Finite-Elemente-Simulationen der modifizierten Strahlprozesse durchgeführt, um die Randschichtzustände ohne teure Parameterstudien vorhersagen zu können.

Motivation

Im Zuge des Bestrebens nach Leichtbau werden Blattfedern im Nutzfahrzeugbereich stets kugelgestrahlt, wofür auf spezielle Verfahren unter Vorspannung (Spannungsstrahlen) zurückgegriffen wird. Um weitere Leichtbaupotentiale („Downsizing“) heben zu können, sind verbesserte Verfahren und weitere Ansätze zur Schwingfestigkeitssteigerung der Federn notwendig. Dabei können sowohl verbesserte Stahlgüten, als auch optimierte Kugelstrahlprozesse (z.B. Warmspannungsstrahlen) entwickelt werden. Im Projekt LEAFSLIM werden diese beiden Ansätze verfolgt.

Ziele

  • Gewichtsreduktion durch verbesserte Stahlgüten und verbesserte Kugelstrahlprozesse

Methoden

  • Exp. Erprobung von Kugelstrahlstrategien (Warm / unter Vorspannung) zur Optimierung des Randschichtzustandes
  • Schwingfestigkeitsuntersuchungen
  • Finite-Elemente-Simulation modifizierter Kugelstrahlstrategien