Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Optimierung der Standzeit von Schieberwerkzeugen beim Einsatz in Schmiedepressen unter Variation der Schließmechanismen und der Umformgeschwindigkeit

Zur Erhöhung der Wirtschaftlichkeit bei der Herstellung geometrisch komplizierter Schmiedeteile ist u.a. die Materialeffizienz entscheidend. Für die Materialausnutzung sind die Vorformen bestimmend. Eine mehrdirektionale Umformung durch den Einsatz von Schieberwerkzeugen, bestehend aus Keilen und Schieber, kann genutzt werden, um eine optimierte Massenverteilung zu erreichen. Forschungsziel ist die Erstellung einer Konstruktionsrichtlinie zur Standzeiterhöhung bei der Verwendung von Schieberwerkzeugen.

Wissenschaftliches Ziel ist die Optimierung der Standzeit von Schieberwerkzeugen;

Wirtschaftliches Ziel die wirtschaftliche und technologische Bewertung des erlangten Wissens in Abhängigkeit verschiedener Umformparameter.

Zu Beginn soll ein modulares Werkzeugkonzept entwickelt werden, mit dem u.a. verschiedene Winkel an Keil und Schieber, unterschiedliche Schließmechanismen (z.B. Federn) auf verschiedenen Pressentypen untersucht werden können. Während des Projektes wird der Komplexitätsgrad gesteigert, sodass die Validierung der Erkenntnisse an einem realen Bauteil experimentell überprüft wird. Schwerpunkt der Untersuchungen sind experimentelle Versuche. Die Auswertung erfolgt anhand der Kriterien Ort und Höhe des max. abrasiven Verschleißes an den Schiebern sowie der thermischen Belastung und der Umformkraft. Zur Abschätzung von Rissen ist eine Untersuchung der Werkzeuge auf Zugspannungen vorgesehen. Die zu entwickelnde Konstruktionsrichtlinie soll zu wählende umformtechnische Prozessparameter aufzeigen, bei denen eine verschleißarme Umformung gelingt.

KMU profitieren dadurch, dass sie die Werkzeugkosten und Standzeiten eines solchen Werkzeugs besser abschätzen können. Dadurch werden die wirtschaftlichen Vorteile dieser Technologie für sie planbar sowie nutzbar gemacht und das Investitionsrisiko reduziert. Abschließend wird eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung durchgeführt. Die Ergebnisumsetzung durch Unternehmen erfordert einen weiteren Entwicklungsschritt.

Ergebniszusammenfassung:

Um die industrielle Umsetzung mehrdirektionaler Schmiedeprozesse zu ermöglichen, wurde eine Untersuchung zur Analyse verschleißinduzierender Prozessparameter durchgeführt. Durch die Ergebnisse der Verschleißuntersuchungen lassen sich zukünftig mehrdirektionale Prozesse in der Warmmassivumformung verschleißarm und wirtschaftlich optimieren. Darüber hinaus kann durch die entwickelte Methode zur wirtschaftlichen Kalkulation eine Vorauswahl von Bauteilspektren durchgeführt werden, die für eine mehrdirektionale Auslegung relevant sind. Kurzfristig können die Hauptnutzer der Forschungsergebnisse verschiedene Unternehmen in der Warmmassivumformung mit bereits vorhandenen mehrdirektionalen Schmiedeprozessen sein, die ihre Prozessauslegung basierend auf den Ergebnissen anpassen. Darüber hinaus bieten die erarbeiteten Ergebnisse KMU die Möglichkeit für Schmiedeprozesse eine mehrdirektionale Prozessauslegung in Erwägung zu ziehen und diese basierend auf den Forschungsergebnissen zu gestalten. Die Konstruktionsrichtlinie unterstützt KMU zusätzlich bei der Prozessplanung, Normalienauswahl und Werkzeuggestaltung. Insgesamt hängt das Kosteneinsparungspotenzial der entwickelten mehrdirektionalen Schmiedeprozesse unter Verwendung von Schiebewerkzeugen von dem Anwendungsfall und den gewünschten Bauteilgeometrien ab. In Anbetracht der Tatsache, dass mit mehrdirektionalen Schmiedeprozessen ein Großteil an Einsparpotenzialen einhergehen, kann durch die gezielte Prozessauslegung die Wettbewerbssituation von KMU positiv beeinflusst werden. Insgesamt können Unternehmen somit zukünftig mit einem überschaubaren Investitionsbedarf, für explizit ausgewählte Bauteile mit deutlich erhöhter Komplexität die Herstellkosten potenziell reduzieren.