Beanspruchungsangepasste Bauteileigenschaften für Leichtbau und
Hochleistungsanwendungen durch effiziente, optimierte Kaltumformprozesse
Dieses Projekt wird im Rahmen des BMBF Rahmenkonzepts "Forschung
für die Produktion von morgen" gefördert.
Es ist im Rahmen der Ausschreibung "Gezielte Gestaltung von
Produkteigenschaften mit effizienten Technologien" beantragt und
bewilligt worden.
Die Projektpartner
Partner aus der Wirtschaft
Forschungseinrichtung
Unterstützende Industrieverbände
Die Zielsetzung
Ziel des Forschungsprojektes ist es, das hohe Potential der Kaltmassivumformung
zur Herstellung beanspruchungsangepasster Hochleistungsbauteile, insbesondere
bei Wechselbeanspruchung, durch im Hinblick auf die Produkteigenschaften optimierte
Kaltmassivumformprozesse zu nutzen. Im Fokus steht dabei, konventionelle Prozessketten
wie Schmieden, Härten und anschließende spanende Nachbearbeitung vollständig
durch die äußerst energie- und ressourceneffiziente Fertigungstechnologie
der Kaltumformung zu ersetzen und darüber hinaus eine Prozesskettenverkürzung
zu erreichen. Im Vergleich zur spanenden Fertigung zeichnet sich die Kaltmassivumformung
durch eine hohe Werkstoffausnutzung bis zu 100% aus. Die Vermeidung von
Härtevorgängen erspart die äußerst energieintensive Erwärmung der Bauteile
auf bis zu 1000°C. Gegenüber anderen Fertigungsverfahren zeichnet sich die
Kaltmassivumformung weiterhin durch eine hohe Ausbringung aus, die bis mehrere hundert
Teile pro Minute betragen kann, was sich wiederum in einer hohen Ressourceneffizienz
von Energie für die Fertigungsanlage bis hin zu Gebäude- und Flächenbedarf auswirkt.
Im Rahmen des Projekts wird die Beeinflussung der Werkstoff- und Bauteileigenschaften in
Abhängigkeit der Auslegung der Kaltmassivumformprozesse detailliert untersucht sowie
modelliert. Hierzu werden sowohl exemplarische Modellprozesse am Forschungsinstitut als
auch industrielle Fertigungsprozesse betrachtet und optimiert. Die Zusammensetzung der
Industriepartner ist dabei in hohem Maße repräsentativ für die Kaltumformindustrie
in Deutschland. So werden im Rahmen des Projektes Bauteile aus der der Fahrzeugindustrie
(ZF Sachs AG), der Schraubenindustrie (SSF Verbindungsteile GmbH) und dem Geräte- und
Anlagenbau (Wezel GmbH Kaltumformtechnik) konkret betrachtet und analysiert. Die
allgemeingültigen Ergebnisse werden u.a. über die German Cold Forging Group (GCFG),
welche die Unternehmen und Forschungseinrichtungen der Branche nahezu vollständig
zusammenfasst, zur Verfügung gestellt.
Im Projekt werden die resultierenden, fertigungsbeeinflussten Bauteileigenschaften
umfassend charakterisiert und bewertet. Dies sind die Kaltverfestigung des Werkstoffs bei
der Kaltumformung, die Gefügestruktur und der Faserverlauf des Werkstoffs, die Eigenspannungen
und die Oberflächengüte. Diese Eigenschaften beeinflussen maßgeblich die
Beanspruchbarkeit der Bauteile, die in Grundlagentests und Prüfstandsversuchen ebenfalls
bestimmt wird. Die Ergebnisse werden ganzheitlich in ein wissensbasiertes System überführt,
welches die Zusammenhänge zwischen Fertigungsparametern und Bauteileigenschaften
bzw. -beanspruchbarkeit darstellt und in Kombination mit der FE-Simulation der Umformung
der computerunterstützten Optimierung zugänglich macht. Die Art und die Komplexität
der im Projekt gebundenen Zusammenhänge einschließlich der auftretenden Wechselwirkungen,
legen die mathematischen Modelle und die Software (Anwendungssoftware oder individuelle
Programmierung) fest, die für den Aufbau des wissensbasierten Systems erforderlich sind.
Mit dem System werden abschließend die Modellprozesse und industriellen Bauteile optimiert.
Weitere Informationen zum aktuellen Projektstatus finden Sie
hier.
Bei Fragen zum Projekt kontaktieren Sie bitte
Dipl.-Ing. Franck Trésor Ndzomssie Zébasé
Eine Übersicht weiterer Projekte des Projektträgers finden sie hier:
