Reduzierung des Treppenstufeneffekts bei aus Blechlamellen geschichteten Werkzeugen mittels additiver und umformtechnischer Nachbearbeitung

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. A. Erman Tekkaya
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 426515407

Es soll eine ressourcenschonende Prozesskette zur flexiblen Fertigung von Werkzeugen für das Tiefziehen entwickelt werden, bei der der großvolumige Grundkörper eines Werkzeugs aus einzelnen Blechlamellen schnell und kostengünstig hergestellt wird. Die hierbei auftretenden "Treppenstufen", die aus der Schichtung der Blechlamellen variieren können, sollen durch Laserpulverauftragsschweißen aufgefüllt und anschließend die Werkzeugwirkflächen über inkrementelles Glattwalzen eingeebnet werden. Neben dem Einsparen von Energie soll diese Prozesskombination auch schneller und kostengünstiger gegenüber der konventionellen Werkzeugfertigung für das Tiefziehen sein und im Rahmen des beantragten Forschungsvorhabens hinsichtlich dieser Kriterien bewertet werden. Die Umsetzung soll in der am IUL vorhandenen Kombinationsmaschine zur additiven Fertigung mittels Laserpulverauftragsschweißen und Fräsen erfolgen. Die Maschine wird für inkrementelle Glattwalzwerkzeuge umgerüstet. Die erste Stufe der zu entwickelnden Technologie zur Reduktion des Stufeneffekts bei nach dem Schicht-Laminat-Verfahren gefertigten Werkzeugen stellt das Auffüllen der Stufen über Laserpulverauftragsschweißen dar. In der zweiten Stufe erfolgt die Kombination mit dem Glattwalzen, wobei verschiedene Ansätze zur Reduktion des Stufeneffekts, auch vergleichend alternative Prozessrouten, untersucht werden. Zur Auslegung von Werkzeugen auf Basis der neuartigen Verfahrenskombination soll ein analytisches Modell zur Abschätzung der im Werkzeug wirkenden Vergleichsspannung erarbeitet werden. Im Flachstreifenzugversuch werden die erzeugten Werkzeugoberflächen hinsichtlich ihrer tribologischen Eigenschaften untersucht. Die erarbeiteten Grundlagen werden auf Ziehwerkzeuge unterschiedlicher Komplexität übertragen und in Umformversuchen im Hinblick auf die erzielbare Bauteilqualität und Verschleißentwicklung untersucht. Abschließend erfolgt eine technologische, ökonomische und energetische Bewertung der zu entwickelnden Technologie.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen