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Drahterodieranlage

Subject Area Production Technology
Term Funded in 2013
Project identifier Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 246488486
 
Final Report Year 2017

Final Report Abstract

Die Drahterodieranlage wurde im Wesentlichen für zwei Einsatzbereiche genutzt. Dies ist zum einen die Fertigung von Werkzeugen beziehungsweise einzelner Werkzeugkomponenten und zum anderen die Fertigung von Proben für die Charakterisierung der mechanischen Eigenschaften von Werkstoffen und der tribologischen Eigenschaften von Werkzeugoberflächen in der Umformtechnik. Zentrale Vorteile des Erodierverfahrens bestehen darin, dass alle leitenden Materialien unabhängig von der Härte bei hoher Maß- und Formgenauigkeit kraftfrei bearbeitet werden können. Diese Tatsache führt dazu, dass die Anlage für die folgenden Projekte genutzt wurde. Mit dem Ziel Blechumformwerkzeuge so zu gestalten, dass die tribologischen Bedingungen auch ohne Schmierstoff gezielt eingestellt werden können, wurden im Projekt „Trockenumformung mit lokal angepassten tribologischen Bedingungen“ des SPP 1676 Untersuchungen mithilfe eines segmentierten Tiefziehwerkzeugs durchgeführt. Dieses hat hohe Anforderungen bezüglich der Toleranzen der einzelnen austauschbaren Segmente, weshalb diese mit der Anlage gefertigt wurden. Im Projekt „Vorlochfreies umformtechnisches Fügen artungleicher Materialien mittels Schneidclinchverfahren“ des SPP 1640 wird das Schneidclinchen grundlegend untersucht. Für die Analyse des Werkstoffflusses in experimentellen Variantenuntersuchungen wurden notwendige gehärtete Niederhalter- und Matrizenrohlinge mittels Drahterodieren bearbeitet, um eine hohe Reproduzierbarkeit der Werkzeuggenauigkeit abzusichern. Darüber hinaus wurden bereits eingesetzte und gehärtete Stempel für das INI.FAU-Projekt „Erarbeitung von Grundlagen zur anwendungsbezogenen und frühzeitigen Prognose der Herstellbarkeit von Glanzzierleisten“ mit der Anlage überarbeitet, wodurch sehr effizient geometrische Varianten untersucht werden konnten. Die Zielsetzung dieses Projekts besteht in der Entwicklung einer Methode, die auf Erkenntnissen des Umformverhaltens und des Einflusses des Belastungskollektivs auf die resultierende Bauteiloberfläche aufbaut. Außerdem wurden Mikroprägestempel mit Strukturabmessungen im Submillimeterbereich für die Oberflächenstrukturierung im Rahmen des DFG-Projekts „Grundlagenuntersuchung zum Trennen, Umformen und Montagespritzguss und deren Interdependenz für die Herstellung beständig mediendichter elektronischer Systeme“ gefertigt. Der Schwerpunkt dieses Projekts liegt auf der Untersuchung des Einflusses der Schnittfläche und der Oberflächenstrukturierung auf die Mediendichtheit von umspritzten Kunststoff-Metall-Hybridbauteilen. Im Zusammenhang mit der Analyse einer effizienten Prozesskette zur Herstellung einer Rotorbaugruppe mit Permanentmagneten wurde im BFS-Projekt „E|RoW – Automatisierte Prozesskette für das Fertigen und Wuchten von Rotor-Welle-Verbindungen von Traktionsantrieben für Elektrofahrzeuge“ untersucht. Hierfür wurden Komponenten für ein Fügewerkzeug gefertigt. Die Untersuchungen konzentrieren sich auf das Schneiden und Paketieren von Elektroblechen sowie einem neuartigen umformtechnischen Fügeprozess von Rotor und Welle, für welchen die exakte Ausrichtung der Fügepartner von hoher Bedeutung ist und somit die Präzision des Drahterodierens relevant ist. Im TP1 „Maßgeschneiderte Massivumform-Werkzeuge durch Einsatz von Laser-Pulverauftragschweißen (LPAS)“ der Forschergruppe ForNextGen werden Aktivelemente aus Werkzeugstahl auf Grundkörper mittels LPAS aufgebracht. Neben der Ermittlung eines Parameterfensters sowie der Charakterisierung der additiv erzeugten Strukturen ist die Analyse der Anbindung der additiven Struktur auf dem Substrat essenziell. Die Trennung des Werkzeuges aus dem gehärteten Werkzeugstahl für die Analyse konnte mithilfe der Drahterodieranlage ohne Beeinflussung des resultierenden Gefüges realisiert werden. Der zweite große Einsatzbereich für die Drahterodieranlage stellt die Fertigung von Proben für die Charakterisierung von mechanischen und tribologischen Eigenschaften dar. Da durch die funkenerosive Bearbeitung nur ein minimaler Wärmeeintrag in die Randzone der Probe stattfindet, eignet sich dieses Bearbeitungsverfahren für die Probenfertigung. Ein Fokus des Teilprojekts A2 des SFB/TR73 liegt in der Analyse des Ermüdungsverhaltens von gehärtetem Werkzeugstahl. Für die Ermüdung der Werkzeuge ist die Randzone von entscheidender Bedeutung. Zu diesem Zweck wurden Proben erodiert und entsprechend einer typischen Fertigungskette für Werkzeuge weiterbearbeitet und die resultierenden Oberflächen analysiert. Der Einfluss des Fertigungsverfahrens auf die tribologischen Bedingungen wurde im Teilprojekt C1 des SFB/TR73 mithilfe von Ringstauchversuchen, welche unter anderem funkenerosiv hergestellt wurden, untersucht. Ziel des Projektes ist die Weiterentwicklung des konstitutiven Reibgesetzes und die Optimierung von Tribosystemen für die Blechmassivumformung. Ziel des Verbundprojekts ultraschallunterstütztes Umformen und Verstemmen „UltraCaulk“ ist die Entwicklung eines hybriden Fertigungsverfahrens zum ultraschallunterstützten Umformen schwer umformbarer Werkstoffe, wie hochfester Stähle. Das Teilprojekt „Entwicklung der Grundlagen und des Simulationsmodells“ befasst sich mit der Analyse der zugrunde liegenden Mechanismen. Für diese Untersuchungen wurden Stauchproben, Zug-Druck-Proben und Hutscherproben zur Bestimmung der Bruchkurven mithilfe der Drahterodieranlage aus Vollmaterial gefertigt. Im EFB-Projekt „Optimierung des Zugversuchs mit miniaturisierten Proben zur verbesserten Charakterisierung lokaler Eigenschaften von Bauteilen aus Feinblech“ wird die Möglichkeit zur Miniaturisierung von Zugproben untersucht. Da bei verkleinerten Proben das Verhältnis von Probenkante zu Messvolumen zunimmt, wurden verschiedene Verfahren zur Probenherstellung verglichen. Neben lasergeschnittenen, gefrästen und wasserstrahlgeschnittenen Proben wurden auch erodierte Proben für die Untersuchungen verwendet.

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