Leiter
Mitarbeiter
Laufzeit
Start: 1. Februar 2024
Ende: 31. Januar 2026
Verlängerung: 31. Juli 2026
Kurzbeschreibung
Eine steigende Komplexität durch
Funktionsintegration ist bei Bauteilen in bewegten Systemen noch durch
Anforderungen an den Leichtbau überlagert. Aus produktionstechnischer
Sicht liegen zudem große Herausforderungen in hohen Energie- und
Werkstoffkosten. Für Großserienteile finden daher bei geeigneter
Geometrie bevorzugt umformende Fertigungsverfahren Anwendung. Für
Bauteile mit hoher Komplexität, geringen Wandstärken und hohen
geometrischen Anforderungen ist hingegen eine zerspanende Herstellung
oft unumgänglich, da sie eine endmaßgenaue Fertigung ohne die
Herausforderung hoher Prozesskräfte ermöglicht. Da bei komplexen
Bauteilen eine ausschließlich umformende Herstellung meist nicht möglich
und eine ausschließlich zerspanende Herstellung aus Effizienzgründen
nicht sinnvoll ist, werden im industriellen Umfeld kombinierte
Prozessketten angewendet, in denen unterschiedliche Fertigungsverfahren
eingesetzt werden.
Bei deren Herstellung wird zunächst das Vorprodukt durch Napffließpressen hergestellt, aus welchem anschließend durch Drehen und Fräsen die Zielgeometrie erzeugt wird. Bedingt durch den Werkstofffluss und die inhomogenen Spannungszustände verbleiben nach der umformenden Herstellung Eigenspannungen im Pressteil. Diese sind mit unterschiedlichen Vorzeichen und Beträgen über das Bauteilvolumen verteilt und stehen untereinander im Gleichgewicht. Werden eigenspannungsbehaftete Bauteilbereiche entfernt, beispielsweise durch nachfolgende Zerspanungsschritte, bildet sich im verbleibenden Werkstoff ein neuer Gleichgewichtszustand. Als Resultat kann insbesondere an Flanschen oder bei geringen Wandstärken Verzug auftreten, der in Ausschuss aufgrund des Nichteinhaltens geforderter geometrischer Spezifikationen resultiert. Zerspanende Nachbearbeitungsschritte führen zu einer Verlängerung der Prozesskette und verringern die Werkstoffeffizienz des Herstellungsprozesses. Eine Reduktion des Zerspanvolumens durch Near-net-shape-Verfahren, also endkonturnahe Umformung, ist daher sowohl aus ökologischen als auch aus ökonomischen Gesichtspunkten sinnvoll.
Die im Rahmen des Schwerpunktprogramms 2013 erarbeiteten Ergebnisse belegen, dass der beim Fließpressen entstehende Bauteileigenspannungszustand grundlegend durch die Prozessführung beeinflussbar ist. Vor diesem Hintergrund ist das übergeordnete Ziel im vorliegenden Forschungsprojekt, allgemeingültige eigenspannungsrelevante Vorgänge bei der Herstellung von Napffließpressteilen zu identifizieren und in industrienahen Prozessketten zur Verbesserung des Bauteileigenspannungszustands zu nutzen.
Analyse der Eigenspannungsentstehung entlang der Prozesskette beim Napffließpressen
Forschungsgruppe: Umformtechnik
Publikationen
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