Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Untersuchung des Ausstoßprozesses in der Kaltmassivumformung aus tribologischer Sicht

Durch Kaltumformprozesse können geometrisch komplexe Bauteile wirtschaftlich und in hoher Stückzahl gefertigt werden. Nach der plastischen Formgebung müssen die Bauteile durch einen sogenannten Ausstoßprozess aus dem Werkzeug entfernt werden. Die Belastungen während des Ausstoßens führen häufig zu unerwarteten Phänomenen an Werkzeugen und Bauteilen. Bis heute sind diese schwer prognostizierbar und nur sehr eingeschränkt beeinflussbar. Daher sollen im Rahmen des hier beantragten Projektes eine systematische Untersuchung der Phänomene sowie der Beeinflussungsmöglichkeiten erfolgen. Die Auswirkungen des Ausstoßens sind mit Hilfe einer Matrize, welche während der Umformung veränderliche Vorspannungen zulässt, untersuchbar. Bei vollständiger Aufweitung der Matrize während des Ausstoßens (minimale Vorspannung) kann die Ausstoßkraft nahezu vollständig eliminiert werden. Dieser Effekt, sowie die Beeinflussung der resultierenden Bauteilgeometrie durch das Ausstoßen, konnte in Voruntersuchungen gezeigt werden. Entsprechend des Stands der Technik verändert das Ausstoßen neben Geometrie und erforderlicher Kraft die Bauteileigenspannungen und somit die Bauteilfestigkeit. Ziel dieses Forschungsprojekts ist es, Bauteile hinsichtlich ihrer Eigenschaften (Eigenspannung, Bauteilverzug, Geometrie, Härte und Oberflächenzustand) durch einen optimierten Ausstoßprozess positiv zu beeinflussen sowie den Ausschuss zu reduzieren. Es sollen Schmierstoffe, Werkstoffe, Halbzeuganpassungen und Matrizengeometrien untersucht werden. KMU, welche nur in begrenztem Maße eigene F&E Einrichtungen betreiben, können somit durch den Ausstoßprozess Bauteile entsprechend des bezweckten Einsatzes einstellen, die Wertschöpfung steigern u. den Produktionsanlauf verkürzen. Zudem kann der Ausschuss verringert sowie das Prozessfenster und die Bauteilfestigkeit vergrößert werden. Auf Grundlage der Ergebnisse werden abschließend Handlungsempfehlungen sowie ein Lastenheft zur Umsetzung in einem Workshop erarbeitet.

Ergebniszusammenfassung:

Als wichtigste Erkenntnisgewinne am Ende des Projekts können die Quantifizierung der vom Schmierstoffsystem beeinflussten Ausstoßkraft und die Kraftverringerung in Folge von Vorspannungsänderungen genannt werden. Die aktiv beeinflusste Vorspannungsveränderung motiviert einige Patengruppenteilnehmer und dritte Firmen für ein Folgeprojekt, bei welchem eine industrielle implementierbare Methode zur Umsetzung der Vorspannungsänderung entwickelt werden soll. Zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Antrags laufen bereits entsprechende Vorbereitungen.