Maßgeschneiderte Werkzeugoberflächen zur Reibungs- und Verschleißreduktion in der Blechumformung

Maßgeschneiderte Werkzeugoberflächen zur Reibungs- und Verschleißreduktion in der Blechumformung

 

Motivation

Optimierungsmaßnahmen hinsichtlich Reibung und Verschleiß beim Tiefziehen stellen nach dem aktuellem Stand der Technik vor allem Härtungsprozesse, Oberflächenbeschichtungen, sowie Strukturierungen der Bleche (Werkstücke) dar. Im zuletzt genannten Fall bilden sich zwei unterschiedlich wirkende Mechanismen aus. In den durch die (Mikro)Strukturierung entstandenen Schmierstofftaschen (Vertiefungen) bilden sich bei der Umformung hydrostatische Druckpolster aus, während aufgeworfene Kuppen eine Reduzierung der wahren Kontaktfläche bewirken. In diesem Zusammenhang zeigen Voruntersuchungen, dass Mikrostrukturierungen von Werkzeugoberflächen ebenfalls großes Potenzial für eine Reibungs- und Verschleißminderung besitzen.

 

Zielsetzung

Das übergeordnete Ziel des Projektes ist es, die Reibung und den Verschleiß beim Tiefziehen durch eine mittels Festklopfen angepasste Mikrostrukturierung von Werkzeugoberflächen zu reduzieren. Dabei wird der auftretende Reibkoeffizient, als auch das Verschleißbild und -volumen untersucht und ein Vergleich zu bestehenden Verfahren gezogen.

 
Abbildung 1: Mikrostrukturierung mittels angepassten Klopfköpfen
Abbildung 1: Mikrostrukturierung mittels angepassten Klopfköpfen
 

Lösungsweg

Mit Hilfe eines experimentellen und numerischen Vorgehens werden zunächst die Oberflächenstrukturierungen ausgelegt, mittels Festklopfen generiert und charakterisiert. Im Anschluss erfolgt die Ermittlung der Reibkoeffizienten und des Verschleißverhaltens der unterschiedlichen Texturen im Streifenziehversuch. Hier ist zu überprüfen, ob Schmierstofftaschen oder die reduzierte wahre Kontaktfläche für den Anwendungsfall Tiefziehen am günstigsten ist. Schließlich werden die vielversprechendsten Ergebnisse unter Produktionsbedingungen im industrienahen und industriellen Einsatz überprüft. Den Abschluss des Projektes bildet die Ableitung von Gestaltungs- und Handlungsrichtlinien.

Danksagung

Das IGF-Vorhaben 17572N der Forschungsvereinigung EFB wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Das PtU dankt der Europäischen Forschungsgesellschaft für Blechverarbeitung e.V. (EFB) bzw. der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF) sowie den nachstehenden Unternehmen für Ihre Unterstützung bei der Durchführung des Forschungsprojektes.

Das PtU dankt der Europäischen Forschungsgesellschaft für Blechverarbeitung (EFB) sowie den nachstehenden Firmen für die Unterstützung bei der Durchführung dieses Projektes.

  • Daimler
  • Volkswagen
  • FILZEK TRIBOtech
  • Oerlikon Balzers VST
  • Seidel
  • Siebenwurst Werkzeugbau
  • Römheld+Moelle
  • Rhenus Lub
  • TATA Steel