Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Effiziente Anwendung von Hartverbundwerkstoffen für Umformwerkzeuge

Forschungsziele

Das Projekt hat zum Ziel, die sehr positiven Verschleißeigenschaften von Hartverbundwerkstoffen auf Schmiedegesenke zu übertragen und diese im industrienahen Prozess zu erproben. Um dabei die wirtschaftliche Relevanz der Ergebnisse zu erhöhen, werden sowohl die Materialkosten als auch der Materialeinsatz am Umformwerkzeug im Projekt berücksichtig. So soll der lokale, belastungsangepasste Einsatz von Hartverbundwerkstoffen in Werkzeugen für die Warmmassivumformung entwickelt und qualifiziert werden. Dazu gehört die pulvermetallurgische Herstellung geeigneter Hartverbundwerkstoffe, die Fertigung hybrider Werkzeuge aus konventionellem Warmarbeitsstahl und einer Hartverbundwerkstoffkomponente und deren Bewertung im Schmiedeversuch. Um die erarbeiteten Erkenntnisse auf einen industriellen Schmiedeprozess zu übertragen, werden abschließend Serienschmiedeversuche durchgeführt und so die Projektergebnisse validiert.

Lösungsweg

1. Werkstoffauswahl – Hartphasen und Umformwerkstoffe

2. Field Assisted Sintering – PM-Herstellung der Hartverbundwerkstoffe

3. Werkzeugfertigung – Diffusionsfügen und Bearbeitung

4. Schmiedeversuche – Evaluation von Varianten

5. Verschleißanalyse und Metallographie

6. Industrieversuche – Serieneinsatz der besten Varianten

7. Dokumentation und Transfer

Angestrebte Ergebnisse

- Erkenntnisse zur Auswahl von Hartphasenhärte, -größe, -konzentration, und -form

- FAST-Parameter für die Herstellung verschiedener Hartverbundwerkstoffe

- Methoden zur lokalen Verstärkung von Werkzeugen mit den erzeugten Materialien

- Informationen zum Einsatzverhalten des neuen Verschleißschutzkonzeptes

- Potenziale zur Standzeitverlängerung in Schmiedeprozessen

Nutzen für KMU

Die in diesem Projekt zu entwickelnde Verschleißschutzstrategie birgt das Potenzial die Wettbewerbsfähigkeit von Schmiedeunternehmen zu steigern. Die deutsche Schmiedebranche setzt sich zu 80 % aus KMU zusammen. Der zunehmende Konkurrenzdruck zwingt die Unternehmen zur ständigen Verbesserung ihrer Prozesse, um eine Kostenreduzierung in der Produktion von Schmiedebauteilen zu erreichen. Das geplante Forschungsvorhaben kann aufgrund einer zu erwartenden Erhöhung der Standzeiten der entwickelten Schmiedewerkzeuge maßgeblich zu einer Prozessoptimierung beitragen. Dabei erfordert die Verschleißschutzstrategie geringe Investitionen in neue Anlagentechnik und ist somit gerade für KMU in der Werkzeugfertigung umsetzbar.