Flittergratvermeidung beim Gratlosschmieden von Aluminium unter Berücksichtigung industrienaher Prozessparameter und Variation von werkzeugintegrierten Dichtungskonzepten

• Antragsteller: Dr.-Ing. Malte Stonis
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 446183957

Der Einsatz des Gratlosschmiedens in der Aluminiumschmiedeindustrie wird maßgeblich durch die Entstehung von Flittergrat erschwert. Aluminium neigt aufgrund der guten Fließeigenschaften, in Werkzeugspalte zu fließen, wie sie bspw. zwischen Stempel und Gesenk beim Gratlosschmieden bestehen. Die Flittergratbildung verringert die Vorteile des Gratlosschmiedens und verlängert die Prozesskette aufgrund von spanenden Nachbearbeitungen. Die Herausforderung besteht darin, Methoden zu entwickeln, durch die eine Flittergratbildung prognostiziert und verhindert werden kann. Aus dem Vorgängerprojekt, auf dem dieses Transferprojekt aufbaut, resultieren neue Fragestellungen und Herausforderungen zur Prognose der Flittergratbildung in industrienahen Prozessen und Vermeidung von Flittergrat an unterschiedlichen Werkzeugspaltorientierungen. Im Ursprungsprojekt wurden die Erkenntnisse generiert, dass eine Prognose der Flittergratbildung möglich ist und ein werkzeugintegriertes Dichtungskonzept zur Vermeidung von Flittergrat geeignet ist. Allerdings sind diese Erkenntnisse für industrienahe Prozesse nicht ausreichend, da industrienahe Parameter wie bspw. Vormaterialtoleranzen, inkonstante Temperierung oder unterschiedliche Werkzeugspaltorientierungen nicht berücksichtigt wurden. Die aus dem Ursprungsprojekt generierten Erkenntnisse zur Flittergratprognose und Dichtungsentwicklung sollen innerhalb dieses Transferprojekts auf industrienahe Prozesse transferiert werden. Ziel des beantragten Transferprojekts ist die Vermeidung der Flittergratbildung durch Variation von werkzeugintegrierten Dichtungskonzepten sowie die Prognose der Flittergratbildung unter Berücksichtigung industrienaher Prozessparameter beim Gratlosschmieden von Aluminium. Zur Erreichung des Ziels wird mit dem Anwendungspartner Otto Fuchs KG kooperiert. Zu diesem Zweck wird eine systematische Untersuchung der thermischen Belastungen, der Spannungszustände und der Stoffflussvektoren am Werkzeugspalt in einem zu konstruierenden Untersuchungswerkzeug mit vier universalgültigen Flittergratfällen, durchgeführt und lokal betrachtet. Variiert werden globale Prozessparameter, die Einfluss auf die lokalen Einflüsse am Werkzeugspalt haben. Erst dadurch kann sinnvoll eine Entwicklung eines Dichtungskonzepts erfolgen. Zur Flittergratvermeidung werden entsprechend der industriell genutzten Werkzeugvarianten unterschiedliche Dichtungskonzepte entwickelt und auf ihre Dichtwirkung untersucht. Nach Analyse der Ergebnisse und Auswahl eines geeigneten Dichtungskonzepts soll die Umsetzbarkeit für zwei industrienahe Untersuchungswerkzeuge beim Anwendungspartner untersucht werden. Final kann ein neues Prognosemodell erstellt werden, dass u.a. auf Stoffflussvektoren basiert und Vorhersagen für industrienahe Prozesse ermöglicht. Zusätzlich soll ein Gestaltungsmodell zur Auslegung von Dichtungen zur Vermeidung von Flittergrat erstellt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen (Transferprojekt)
• Anwendungspartner: OTTO FUCHS KG
• Mitverantwortlich: Professor Dr.-Ing. Bernd-Arno Behrens