Innovative Titanumformung: LKR unter den Preisträgern des Oberösterreichischen Landespreises für Innovation 2026

Großer Erfolg für das LKR Leichtmetallkompetenzzentrum Ranshofen des AIT Austrian Institute of Technology: Mit einem neuartigen Heißtiefziehverfahren zur Umformung von Titanblechen überzeugte das Forschungsteam um Carina Schlögl die Jury des Oberösterreichischen Landespreises für Innovation 2026 und erreichte den dritten Platz in der Kategorie „Forschungseinrichtungen“. Das ausgezeichnete Verfahren ermöglicht es, hochfeste Titanbleche bei deutlich niedrigeren Temperaturen und kürzeren Prozesszeiten als bisher üblich umzuformen. Am LKR wird an der Weiterentwicklung innovativer Umformtechnologien für Leichtmetalle gearbeitet, um Prozesskosten, Fertigungszeiten und Energieverbrauch zu reduzieren. Ziel ist eine energieeffizientere, ressourcenschonendere und produktivere Fertigung – insbesondere für anspruchsvolle Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt.

Titan umformen bei unter 500 °C: Ein technologischer Sprung

Titan ist aufgrund seiner hohen spezifischen Festigkeit, seines geringen Gewichts und seiner Korrosionsbeständigkeit ein unverzichtbarer Werkstoff für die Luftfahrt. Seine Verarbeitung stellt die Industrie jedoch vor große Herausforderungen: Konventionelle Verfahren zur Umformung der weitverbreiteten Titanlegierung Ti-6Al-4V erfordern häufig Temperaturen von 840 bis 930 °C und vergleichsweise lange Prozesszeiten. Zudem kann sich bei längerer Exposition bei hohen Temperaturen eine spröde, sauerstoffreiche Randschicht bilden, die sogenannte α-case-Schicht, die anschließend aufwendig entfernt werden muss.

Mit „Titania“ zeigt das LKR, dass sich Titanbleche auch bei Temperaturen unter 500 °C erfolgreich tiefziehen lassen. Der Schlüssel dazu ist ein neuartiger Prozess, bei dem das Blech unterhalb der üblichen Temperaturen des superplastischen Umformens vorgewärmt und anschließend in der Presse umgeformt wird. Da eine isotherme Umformung bei diesen niedrigen Temperaturen nicht zielführend ist, setzt das Verfahren auf eine gezielte Vorwärmung und die anschließende Umformung in der Presse.

Dadurch werden deutlich kürzere Umformzeiten möglich. Gleichzeitig können kostengünstigere Werkzeuge aus herkömmlichen Warmarbeitsstählen anstelle teurer Nickelbasislegierungen eingesetzt werden, wie sie bei höheren Umformtemperaturen erforderlich sind. Das senkt den Energie- und Ressourcenbedarf und verbessert die wirtschaftlichen Voraussetzungen für eine industrielle Anwendung.

„Mit Titania zeigen wir, dass sich die Umformung von Titan grundlegend effizienter gestalten lässt. Die Kombination aus deutlich niedrigeren Temperaturen, wesentlich kürzeren Prozesszeiten und hervorragenden Umformergebnissen eröffnet neue Möglichkeiten für die industrielle Verarbeitung dieses anspruchsvollen Werkstoffs. Besonders erfreulich ist, dass wir die Leistungsfähigkeit des Verfahrens bereits anhand konkreter Bauteile und reproduzierbarer Ergebnisse nachweisen konnten“, erklärt Carina Schlögl, Prokuristin am LKR Leichtmetallkompetenzzentrum Ranshofen.

Von der erfolgreichen Umformung zur industriellen Anwendung

Die Leistungsfähigkeit des Verfahrens wurde in mehreren Entwicklungsschritten demonstriert: Bereits 2022 gelang die Umformung eines Testbauteils mit einer Ziehtiefe von 44 Millimetern. Durch gezielte Optimierungen konnte diese auf 68,5 Millimeter gesteigert werden – die maximale Tiefe des verwendeten Testwerkzeugs. Gleichzeitig gelang es, Vorwärmzeit, Vorwärmtemperatur und Tiefziehtemperatur weiter zu reduzieren.

Dass die Umformung auch mit raueren Oberflächen erfolgreich gelingt, ist ein zusätzlicher Vorteil für die industrielle Fertigung: Der Schleifaufwand kann reduziert und damit ein weiterer Bearbeitungsschritt eingespart werden.

Auch die resultierenden Bauteileigenschaften sind vielversprechend. So wurde ohne zusätzliche Wärmebehandlung nach dem Tiefziehen eine Bruchdehnung von über zehn Prozent erreicht. Erste Versuche mit zweistufigen Umformprozessen verliefen ebenfalls erfolgreich und deuten darauf hin, dass künftig auch komplexere, mehrstufige Prozesse ohne Zwischenwärmebehandlung möglich sein könnten.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist, dass an der Bauteiloberfläche keine spröde α-case-Schicht festgestellt wurde. Die vergleichsweise kurze Hochtemperaturexposition begrenzt die Sauerstoffaufnahme und damit die Bildung dieser unerwünschten Randschicht. Aufwendige Nachbehandlungsschritte könnten dadurch reduziert werden.

Für das Verfahren wurden bereits österreichische und internationale Patentanmeldungen eingebracht. Damit sind wichtige Voraussetzungen geschaffen, um die Technologie weiterzuentwickeln und ihr Potenzial für die industrielle Anwendung zu erschließen.

ProMetHeus: Forschung für eine effizientere Leichtmetallverarbeitung

Aufbauend auf den Forschungskompetenzen des LKR wird im Rahmen des Projekts „Titania“, einem Teilprojekt des COMET-Projekts ProMetHeus, an innovativen Umformtechnologien für Titan geforscht. Im Mittelpunkt stehen die Reduktion von Prozesskosten, Fertigungszeiten und Energieverbrauch sowie die Entwicklung ressourcenschonender Fertigungsmethoden. Damit leistet die Forschung einen wichtigen Beitrag zur Effizienz und Wettbewerbsfähigkeit der industriellen Produktion.

Forschung mit Wirkung: Weniger Energie, mehr Produktivität

Christian Chimani, Head of Center for Transport Technologies am AIT und Managing Director am LKR Leichtmetallkompetenzzentrum Ranshofen, betont die Bedeutung des Projekts für eine zukunftsfähige industrielle Produktion: „Innovationen wie Titania zeigen, wie angewandte Forschung konkrete Verbesserungen für die Industrie ermöglichen kann. Niedrigere Prozesstemperaturen, kürzere Fertigungszeiten und ein geringerer Ressourcenbedarf sind entscheidende Hebel, um die Wettbewerbsfähigkeit der Produktion zu stärken und gleichzeitig ihren ökologischen Fußabdruck zu reduzieren. Die Auszeichnung beim Oberösterreichischen Landespreis für Innovation ist eine wertvolle Anerkennung der Forschungsleistung unseres Teams und unterstreicht den Anspruch des AIT, technologische Lösungen mit praktischem Nutzen für die Industrie zu entwickeln.“

Über den Oberösterreichischen Landespreis für Innovation

Der Oberösterreichische Landespreis für Innovation würdigt die Innovationskraft oberösterreichischer Unternehmen und Forschungseinrichtungen. Er zeichnet zukunftsweisende Entwicklungen aus, die technologische Fortschritte ermöglichen, die Wettbewerbsfähigkeit stärken und Impulse für die wirtschaftliche Entwicklung setzen. Die Auszeichnungen werden in den Kategorien „Kleine und mittlere Unternehmen“, „Großunternehmen“ und „Forschungseinrichtungen“ vergeben.

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