Ausgezeichnete Forschung in der Umformtechnik

International Cold Forging Group zeichnet Chemnitzer Wissenschaftlerin Nadine Lehnert für innovativen Fließpressprozess aus

Nadine Lehnert, Wissenschaftliche Mitarbeiterin der Professur Umformtechnik der Technischen Universität Chemnitz, erhielt beim 58th Plenary Meeting der International Cold Forging Group (ICFG) in Valenciennes (Frankreich) am 17. September 2025 eine internationale Auszeichnung (International Paper Prize) für ihr Konferenzpapier „Innovative process chain for cold forging: Developing and validating a material model for deformation-induced martensite in metastable austenitic cast steel“. Das Advisory Board der ICFG, eine Gruppe internationaler Expertinnen und Experten der Kaltmassivumformung aus Industrie und Wissenschaft, würdigte die gemeinsame Forschung der Mitautoren Dr.  Marco Wendler (TU Bergakademie Freiberg), Prof. Dr. Martin Dix (Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU & TU Chemnitz), Prof. Dr. Till Clausmeyer (TU Chemnitz) sowie Prof. Dr. Verena Kräusel (Fraunhofer IWU) zur Entwicklung und Validierung eines Materialmodells, das die Entstehung von martensitischen Gefügen während der Umformung beschreibt.

Der Kern der Innovation ist ein an der TU Bergakademie Freiberg neuentwickelter metastabiler austenitischer Stahlguss, der nicht nur energieeffizienter umgeformt werden kann, sondern auch durch die teilweise Substitution des kostenintensiven und gesundheitskritischen Elements Nickel durch Kupfer punktet. „Unser Ansatz, die Umformung bei Raumtemperatur statt bei über 800 °C durchzuführen, ist ein entscheidender Schritt in Richtung einer ressourcenschonenden Produktion“, erklärt Lehnert. „Wir können dadurch den Energieverbrauch um 1,5 GJ pro Tonne produzierter Teile senken und die CO₂-Emissionen um etwa 40 Tonnen pro Jahr reduzieren. Die Vorteile der Kombination aus einem etablierten Fertigungsprozess und einem neuartigen Werkstoff gehen über Energie- und Kosteneinsparungen hinaus. Durch die Martensitbildung im Material wird die Rissausbreitung verlangsamt, was die Sicherheit der Bauteile, insbesondere bei sicherheitskritischen Anwendungen erheblich erhöht.“

Ein zentrales Element der Forschung von Lehnert war die Entwicklung eines Materialmodells für Finite-Elemente-Simulationen, dass die Martensit-Entwicklung und die daraus resultierenden Materialeigenschaften realistisch abbilden kann. Das Modell unterscheidet zwischen verschiedenen Materialverhalten, ausgelöst durch den sogenannten TRIP-Effekt. Dies ist ein entscheidender Schritt, um Kaltumformprozesse von Stahlgusswerkstoffen präziser zu verstehen und gezielt zu optimieren.

Die Forschungsergebnisse entstanden im Rahmen des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Projektes 449797210 „Legierungs- und Gefügedesign von austenitischem Cr-Ni-Cu-N-Stahlguss mit TRIP/TWIP-Eigenschaften zur Kaltmassivumformung“ der Antragsteller Prof. Dr. Horst Biermann (TU Bergakademie Freiberg), Prof. Dr. Verena Kräusel (Fraunhofer IWU) und Dr. Marco Wendler (TU Bergakademie Freiberg). Die prämierten Ergebnisse basieren auf umfangreichen experimentellen und simulativen Untersuchungen, die Nadine Lehnert während ihrer Tätigkeit am Fraunhofer IWU durchgeführt hat. Die Ergebnisse dieser Arbeit ebnen den Weg für eine zukunftsorientierte Fertigung, die ökologische und ökonomische Anforderungen in Einklang bringt und neue Anwendungen für innovative Werkstoffe erschließt.

(Autorin: Nadine Lehnert)

Mario Steinebach
30.09.2025

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