Thermo-mechanische Eigenschaftseinstellung bei der Herstellung von Hohlprofilen kleinster Abmessungen durch das Micro-Dieless-Drawing

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Kurt Steinhoff
• Subject Area: Primary Shaping and Reshaping Technology, Additive Manufacturing
• Term: from 2007 to 2012
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 45666516

Der Prozess des Dieless Drawing stellt ein werkzeugloses Umformverfahren dar, bei dem voll- bzw. hohlprofilierte symmetrische Geometrien in einer Flexibilität erzeugt werden können, wie es durch konventionelle Verfahren, wie das Kaltziehen von Drähten, nicht bzw. nur unter unwirtschaftlichem technologischen Aufwand möglich ist. In bisherigen Untersuchungen des Dieless-Drawing-Prozesses hat sich gezeigt, dass das Grundprinzip eine hohe Komplexität verschiedener Prozessparameter und eine Vielzahl von Einflussfaktoren aufweist. Zwar konnten für spezielle Werkstoffe und Abmessungen die Prozessfenster bzw. Verfahrensgrenzen ermittelt und daraus analytische und numerische Prozessmodelle abgeleitet werden, werkstoffbezogene Einflussgrößen, wie die voreingestellte Versetzungsdichte, die Anfangskorngröße des Materials, gegebene Werkstoffinhomogenitäten (beispielsweise infolge von Längsschweißnähten) u. ä., finden hierbei jedoch kaum systematische Berücksichtigung. Weiterhin wurden bei diesen Betrachtungen das große Potenzial von Prozessvarianten im Bereich kleinster Bauteilabmessungen und daraus resultierende Miniaturisierungseffekte in Bezug auf das Dieless Drawing völlig unbeachtet gelassen. Auch Untersuchungen bezüglich der Erzeugung flexibler Werkstückgeometrien beschränken sich auf die umformtechnische Umsetzung – die Möglichkeiten einer damit im Zusammenhang stehenden thermo-mechanischen Eigenschaftseinstellung wurden dabei noch nicht aufgegriffen. Im beantragten Forschungsvorhaben soll unter Verwendung der am Lehrstuhl für Umformtechnik existierenden Versuchsanlage zum kontinuierlichen Dieless Drawing im Bereich kleinster Abmessungen (kleiner 1 mm) eine werkstofforientierte Prozessoptimierung durchgeführt werden. Der Aspekt der thermo-mechanischen Eigenschaftsbeeinflussung unter Berücksichtigung von Miniaturisierungseffekten soll über die Gefügeentwicklung anhand verschiedener Erwärmungs- und Kühlstrategien systematisch untersucht und besonders das Rekristallisationsverhalten beim vorliegenden Warmumformprozess herausgearbeitet werden. Auf die aus metallographischen Untersuchungen, interferometrischen Messungen und angepassten Prüfszenarien (Biegeversuch für Mikrodrähte, Zug-/Druckversuch für Kleinstproben und Widerstandsmessung an Hohldrähten) gewonnenen Erkenntnisse aufbauend wird schließlich die Erstellung eines empirischen Modells angestrebt, welches die zahlreichen Prozessparameter hinsichtlich der resultierenden Eigenschaftsentwicklung in einen allgemeingültigen Zusammenhang bringt.

• DFG Programme: Research Grants
• Participating Person: Dr.-Ing. Ursula Weidig