Leseprobe_ASK_Tagungsband

34. Aachener Stahlkolloquium
steel and more
19. November 2020
Online-Konferenz
steel and more

ADDITIVE
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
Herstellung: Griebsch & Rochol Druck, Hamm

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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