Untersuchung der Herstellung von mehreren exzentrischen, unrunden Querschnitten mittels Querkeilwalzen

• Antragsteller: Dr.-Ing. Malte Stonis
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 413630938

Das Ziel des beantragten Forschungsvorhabens ist die Untersuchung der Möglichkeiten des Querkeilwalzens zur gleichzeitigen Herstellung von mehreren unrunden exzentrischen Querschnitten. Neben dem gleichzeitigen Erzeugen von andersartigen Querschnitten wird auch die Ausrichtung der Absätze zueinander untersucht sowie die Grenzen des Prozesses, ab denen ein Querkeilwalzen aufgrund der Übergänge bzw. Ausprägungen der exzentrischen elliptischen Querschnitte nicht mehr möglich ist.Zuerst wird die Herstellung von elliptischen Querschnitten untersucht. Dabei soll der Flächeninhalt des Querschnitts konstant bleiben indem der Werkstoff lokal so verschoben wird, dass aus dem anfänglichen runden Querschnitt ein elliptischer Querschnitt wird. Die maximal mögliche Ausprägung des elliptischen Querschnitts, das Verhältnis von dünnstem zu dickstem Durchmesser, ist ein Bestandteil der Untersuchungen. Zusätzlich zu den maximalen Ausprägungen soll untersucht werden, wie sich das Bauteil verhält, wenn zeitgleich mehrere Absätze mit elliptischem Querschnitt erzeugt werden. Ein weiterer Untersuchungsschwerpunkt zu den zwei Absätzen ist die Orientierung der elliptischen Ausprägung, dies entspricht dem Winkel der elliptischen Querschnitte zueinander. Durch unterschiedliche Orientierung der Ausprägungen zueinander ergeben sich verschiedene Krafteinwirkungen auf die unterschiedlichen Abschnitte des Bauteils. Um den Prozess stabil zu halten muss die Krafteinwirkung bei unterschiedlich orientierten Ausprägungen bei der Auslegung des Prozesses berücksichtigt werden.Das zweite Teilziel ist die Untersuchung der Erzeugung von exzentrischen Absätzen durch Querkeilwalzen. Die Exzenter werden zunächst rund ausgeführt. Auch bei diesen exzentrischen Querschnitten soll die Fläche nicht verändert werden, um so eine Verschiebung des Werkstoffs in axialer Richtung zu verhindern und lediglich eine Umformung in radialer Richtung durchzuführen. Die Ermittlung der maximal möglichen Exzentrizität wird dabei zuerst untersucht. Als weitere Untersuchung soll die Orientierung von zwei exzentrischen Absätzen zueinander untersucht werden, vergleichbar mit den Untersuchungen des elliptischen Querschnitts.Das dritte Teilziel ist die Untersuchung der Kombination von elliptischen und exzentrischen Absätzen. Mit den gewonnenen Erkenntnissen aus den vorherigen Untersuchungen soll abschließend untersucht werden, ob und wie sich die beiden untersuchten Querkeilwalzprozesse kombinieren lassen, um unrunde exzentrische Querschnitte mittels Querkeilwalzen herstellen zu können. Die Untersuchungen werden zunächst per FEM durchgeführt, um die Kosten für die Werkzeugfertigung zu reduzieren. Anhand der Ergebnisse der FEM wird für die experimentelle Verifizierung ein modulares Werkzeug konstruiert. Mit diesem Werkzeug sollen sich unterschiedliche Parameterkombinationen untersuchen lassen, die sich durch die FEM ergeben.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr.-Ing. Bernd-Arno Behrens