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Durch Formschleifen mit torischen Schleifwerkzeugen zum Hochleistungsumformwerkzeug

Durch Formschleifen mit torischen Schleifwerkzeugen zum Hochleistungsumformwerkzeug

© IFW
Schleifen mit torischen Schleifwerkzeugen

Komponenten, Maschinen und Anlagen sollen immer leistungsfähiger werden, aber dabei möglichst kostengünstig bleiben. Um diese Vorgaben erfüllen zu können, werden Bauteile immer komplexer und weisen höchste Funktionsdichten auf. Die heutigen Blechbauteile erfüllen viele Funktionen gleichzeitig und weisen dabei hohe Belastungsresistenz bei geringem Gewicht auf. „Gerade die Integration von Funktionselementen, wie Verzahnungen in Blechbauteile stellt erhöhte Anforderungen an die Fertigung“, sagt Michael Keitel vom Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW) der Leibniz Universität Hannover. Das IFW erforscht im Rahmen des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Sonderforschungsbereichs Transregio 73 „Umformtechnische Herstellung von komplexen Funktionsbauteilen mit Nebenformelementen aus Feinblechen - Blechmassivumformung“, wie lokal eingebraucht Eigenspannungen die Lebensdauer von Blechmassivumformwerkzeugen verlängern. Durch die Kombination der Fertigungsverfahren Kaltmassivumformung und Blechumformung gehen die Forscher dabei über die heutigen Grenzen aktueller Umformverfahren hinaus.

„Die Kombination von unterschiedlichen Fertigungsverfahren in einem Prozess führt zu erhöhten Anforderungen an das Umformwerkzeug“, so Keitel. Während des Umformvorgangs treten lokal stark unterschiedliche Druck- und Zugbelastungen auf, die zu einem schnelleren Verschleiß der Umformwerkzeuge führen. Keitel: „Dieser Verschleiß ist maßgeblich beeinflusst von den Randzoneneigenschaften der Umformwerkzeuge“. Eine Überlagerung der Lastspannungen mit fertigungsbedingten Randzoneneigenspannungen im Umformwerkzeug kann die Ermüdung bzw. das Versagen funktionsrelevanter Bereiche reduzieren. Wissenschaftler Keitel will in seinem Teilprojekt die Lebensdauer von Blechmassivumformwerkzeugen durch lokal eingebrachte Eigenspannungen signifikant steigern und so die Prozesssicherheit des Umformprozesses gewährleisten.

In der zweiten Förderperiode des Sonderforschungsbereichs haben die Projektmitarbeitenden des IFW die grundlegenden Zusammenhänge zwischen der Randzonenmodifikation und den Prozessparametern beim Schleifen mit torischen Schleifstiften von gehärtetem pulvermetallurgischen Stahl untersucht. Dabei konnten sie erfolgreich Einflussgrößen identifizieren, die die Randzone signifikant beeinflussen: Die randzonennahen Eigenspannungen werden maßgeblich von den drei Haupteinflussgrößen Vorschubgeschwindigkeit, Korngröße und Schleifstrategie beeinflusst. Durch diese Erkenntnisse haben die Projektmitarbeitenden ein Modell zur Vorhersage von Eigenspannungen beim Schleifen entwickelt.

In der aktuellen und letzten Förderperiode des Sonderforschungsbereichs wird der Einfluss des Werkzeugverschleißes auf die Randzonenmodifikation untersucht, da die Prozesssicherheit des Schleifprozesses maßgeblich vom Verschleiß des Schleifwerkzeugs abhängt. Weiterhin werden die Möglichkeiten zur Regeneration beschichteter Umformwerkzeugkomponenten untersucht. Diese Untersuchungen vervollständigen den Anspruch der Umformwerkzeuge an Produktivität, Ökonomie und Ressourceneffizienz.

Mit Abschluss des SFB/TR73 startet in der ersten Jahreshälfte 2021 ein Transferprojekt, indem die gewonnenen Erkenntnisse in die praxisnahe Anwendung überführt werden sollen. Ziel des Transferprojektes ist, das Schleifen in der mobilen Anwendung für die Reparatur von Großbauteile wirtschaftlicher und ökologischer zu gestalten. Hierzu stehen dem IFW mit der Firma Picum MT GmbH und BDW-Binka Diamantwerkzeug GmbH starke Partner zur Seite.

Kontakt:

 

Für weitere Informationen steht Ihnen Michael Keitel, Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen der Leibniz Universität Hannover, unter Telefon +49 511 762 18229 oder per E-Mail unter keitel@ifw.uni-hannover.de gern zur Verfügung.