Volke Patrick_Weiterentwicklung einer Reinigungs- und Beschichtungseinheit

Weiterentwicklung einer Reinigungs- und Beschichtungseinheit für die umweltfreundliche Verarbeitung von Halbzeugen und Ermittlung der Praxistauglichkeit bei der zinkphosphatfreien Kaltmassivumformung

 

Motivation

Durch Kaltmassivumformung hergestellte Bauteile weisen eine hohe Oberflächengüte, einen geringen Nachbearbeitungsaufwand und gute Materialeigenschaften auf. Allerdings führt die Umformung bei Raumtemperatur zu hohen tribologischen Lasten. Komplexe Trenn- und Schmierstoffsysteme verhindern den frühzeitigen Verschleiß der Werkzeuge. Die Art der Aufbringung und die Verwendung von Zinkphosphat als Trennschicht sind mit verschiedenen ökologischen und ökonomischen Nachteilen behaftet. Die Substituierung dieser Schmierstoffsysteme durch zinkphosphatfreie Einschichtschmierstoffe ermöglicht eine umweltfreundlichere Prozesskette. Eine deutlich verkürzte Beschichtungszeit im Vergleich zu konventionellen Schmierstoffsystemen, schafft die Voraussetzung für eine Inline Beschichtung [1]. Die in einem vorangegangenen Projekt entwickelte Prototypenanlage für die Inline-Beschichtung in der Kaltmassivumformung bestätigte die Machbarkeit einer Inline-Beschichtung, zeigt jedoch noch Einschränkungen für die Praxistauglichkeit im industriellen Umfeld.

 
 [1] Prozessketten zur Aufbringung von Schmierstoffsystemen
[1] Prozessketten zur Aufbringung von Schmierstoffsystemen

Zielsetzung

Ziel des Forschungsprojekts ist die Weiterentwicklung der Prototypenanlage zur Erhöhung der Flexibilität und Praxistauglichkeit im industriellen Umfeld. Die Flexibilisierung betrifft die Erweiterung des Bauteilspektrums bei der Beschichtung [2], die Ermittlung optimaler Beschichtungsparameter in Abhängigkeit der Oberflächentopographie sowie die Verkettung der Beschichtungsanlage mit Umformaggregaten.

[2] Zylindrische und ringförmige Rohteile für die Beschichtung
[2] Zylindrische und ringförmige Rohteile für die Beschichtung

Lösungsweg

Zur Erweiterung des möglichen Bauteilspektrums werden die Transport-, Erwärmungs- sowie Trocknungseinheit der bestehenden Anlage neu ausgelegt. Für die Optimierung der Beschichtungseinheit werden im Labor Beschichtungsversuche mit konversionsschichtfreien Schmierstoffen durchgeführt. Unter Variation der Oberflächentopographie und Art der Beschichtungsaufbringung folgt eine Beurteilung der erzielbaren Beschichtungshomogenität. Tribometeruntersuchungen dienen zur weiteren Charakterisierung der Beschichtungen. Abschließend erfolgt die Fertigung und Montage der Anlagenkomponenten sowie die Inbetriebnahme und Einsatz der Anlage im industriellen Umfeld.

Danksagung

Das PtU bedankt sich bei der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) für die Förderung dieses Forschungsprojektes. Ferner bedanken wir uns bei den Industriepartnern LS Mechanik GmbH und Schondelmaier GmbH Presswerk, die das Forschungsprojekt unterstützt haben.