Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Eigenschaften individuell gefertigter Bauteile für Umformanlagen

Eine Verringerung von Trägheitskräften an Bauteilen in Umformmaschinen und Peripheriegeräten würde zu einer höhereren Dynamik und Ausbringung bei gleicher Antriebsleistung oder zu einer geringeren zu installierenden Antriebsleistung bei gleicher Ausbringung führen. Die Verformung belastungsangepasster Bauteile unter Last würde sinken, die Fertigungsstabilität steigen, Eigenfrequenzen könnten in unkritische Bereiche verschoben werden.

Zur Herstellung individuell gestalteter Bauteile erscheinen werkzeuglose Fertigungsverfahren des Rapid Prototypings als geeignet.

Pressenhersteller zögern jedoch, diese in Serie einzusetzen. Hemmnisse sind mangelnde Kenntnisse über die Lebensdauer unter pressentypischer Belastung.

Im Vorhaben werden die auftretenden Belastungsarten und -pfade für repräsentative Bauteile simulativ ermittelt und auf geeigneten Prüfständen nachgebildet. Einflüsse auf die Lebensdauer (Belastungspfad, Fertigungsstrategie und -parameter, Anisotropie, Oberfläche) werden erforscht.

Hersteller von Umformmaschinen, Peripheriegeräten, Firmen der Automatisierungstechnik, im Grunde alle Hersteller von Maschinen mit bewegten Teilen, viele davon KMU, profitieren von den Ergebnissen, da sie eine höhere Dynamik und ggf. Ausbringung ihrer Anlagen bei unveränderter Antriebsdimenionierung oder aber eine kleinere Antriebsdimensionierung bei gleicher Ausbringung ermöglichen.

Ergebniszusammenfassung:

Als wissenschaftliches Ergebnis konnten anhand eines hybriden FE-MKS Modells einer weggebundenen Umformmaschine die Orte maximaler Belastungen und Spannungszustände in dynamisch beanspruchten Pressenbauteilen im Kraftfluss ermittelt werden. Es sind Proben mittels des WAAM Verfahren additiv gefertigt und nachbearbeitet worden, um den Einfluss des gewählten Fertigungsverfahrens und angewandter Produktionsparameter auf die Dauerfestigkeit der Werkstoffproben unter pressentypischer Belastung zu ermitteln. Es fand daraufhin ein Vergleich von additiv hergestellten Werkstoffproben zu heute in umformtechnischen Anlagen üblicherweise genutzten Gusswerkstoffen unter Berücksichtigung des Einflusses der Anisotropie, der Fertigungsparameter sowie der Oberflächenbeschaffenheit der Proben bezogen auf die Bauteillebensdauer statt.

Als technisches Ergebnis sind die erworbenen Kenntnisse im Anschluss bei der Herstellung praxisnaher Demonstratoren methodisch genutzt und die Übertragbarkeit der Ergebnisse somit nachgewiesen worden.

Die erzielten Ergebnisse tragen zu einer Vereinfachung der Herstellung von Bauteilen in Umformmaschinen sowie einer vereinfachten Ersatzteilfertigung mittels additiver Fertigung bei. Eine sich daraus ergebende Kosteneinsparung führt zu einer Erhöhung der Wertschöpfung und Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen.