Reduzierung der Adhäsionsentstehung beim Umformen und Scherschneiden durch externe Beeinflussung thermoelektrischer Ströme

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Wolfram Volk
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren ; Fügetechnik und Trenntechnik
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 501472178

Im DFG Projekt „Schmierstofffreies Umformen durch Beeinflussung thermoelektrischer Ströme“ konnte die Adhäsionsbildung beim trockenen Scherschneiden durch einen externen konstanten Kompensationsstrom in angepasster Höhe um bis zu 30 % reduziert werden. Im Rahmen dieses Projekts soll nun diese neuartige Methode zur Senkung von Kaltaufschweißungen für eine industrielle Umsetzung weiterentwickelt werden, sodass sie künftig bei jedem Umform- und Zerteilprozess einsetzbar ist und dabei noch höhere Mengenreduzierungen möglich werden. Da im Werkzeug auftretende Temperaturen und Thermoströme vorrangig vom thermoelektrischen Verhalten sowie den mechanischen Eigenschaften von Werkzeug- und Blechwerkstoff bestimmt werden, wird zunächst die vorhandene Datenbank durch neue Werkstoffe und Kennwerte erweitert. In experimentellen Untersuchungen der Verfahren Genau- und Normalschneiden sowie Tiefziehen mit unterschiedlichen Werkstoffkombinationen erfolgt eine Messung aller relevanter Prozessgrößen sowohl trocken als auch unter unterschiedlichen Beölungszuständen. Auf dieser Basis werden der Verlauf und die Höhe des externen Kompensationsstroms an das jeweilige Verfahren angepasst, um eine größtmögliche Adhäsionssenkung zu erreichen. Aus der Verknüpfung der erarbeiteten Erkenntnisse mit denen des Vorgängerprojekts wird ein analytisches Modell abgeleitet, welches die Wahl einer an den jeweiligen Prozess angepassten Kompensationsstrategie ohne Kenntnis komplexer Zusammenhänge ermöglicht. Als Eingangsgrößen dienen bekannte Daten, wie das Geschwindigkeitsprofil, der Kraftverlauf, die mechanischen und physikalischen Werkstoffeigenschaften sowie ausgewählte Prozessparameter. Zusammen mit einer zu entwickelnden universellen elektrischen Kontaktierung der Aktivelemente sowie des Blechwerkstoffs kann diese Methode so künftig einfach und kostengünstig in neue und bestehende Industriewerkzeuge implementiert werden. Das verbesserte Potential dieser Methode wird abschließend durch den Einsatz in zwei aktuellen Industriewerkzeugen gezeigt. Dabei eröffnet gerade das Zusammenspiel zwischen Schmierstoff, Strom und Prozesstemperatur neue Forschungsfelder im Bereich schmierstoffbehafteter tribologischer Systeme.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen (Transferprojekt)
• Anwendungspartner: Hubert Stüken GmbH & Co. KG