Untersuchung stromimpuls- und schwingungsüberlagerter Prägeprozesse

• Antragsteller: Dr.-Ing. Sven Hübner; Dr.-Ing. Florian Nürnberger
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren ; Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 556377329

Blechwerkstoffe erreichen besonders in mehrstufigen Kaltumformprozessen schnell ihre Grenzfestigkeit, was die umformtechnische Produktion von Bauteilen mit anspruchsvollen Geometrien limitiert. Bei Komponenten, die einen hohen Umformgrad erfordern, sind aufgrund der Verformungsverfestigung mehrstufige Kaltumformprozesse nur schwer bis gar nicht realisierbar. Im Fokus des Projekts steht die Entwicklung einer neuartigen Methodik zum Überlagern eines Umformprozesses (Prägen) sowohl mit elektrischen Impulsen, als auch mechanischen Schwingungen. In vorangegangenen Projekten wurde der Einfluss elektrischer Impulse hoher Stromdichten auf die mikrostrukturellen und mechanischen Eigenschaften von vielkristallinen Magnesiumlegierungen untersucht. Dabei ließ sich die Fließspannung des dort verwendeten Magnesiumwerkstoffs erheblich reduzieren, was mit dem Einsetzen von Gleitvorgängen, welche die Bildung von Zwillingen begünstigen, erklärt wurde. Zusätzlich soll in diesem Projekt eine neue Schwingungseinrichtung, die im Rahmen des SFB/TR73 entwickelt wurde, eine Schwingungsüberlagerung des Umformprozesses ermöglichen. Dadurch lässt sich die Reibung reduzieren und das Fließverhaltens des Werkstoffes verbessern. Durch die kombinierte Anwendung der Impulsbehandlung und Schwingungsüberlagerung wird eine Verfahrensstrategie entwickelt, die zu einer Verringerung der plastischen Arbeit sowie einer besseren Oberflächengüte führen soll. Im Projekt werden zunächst die Einflüsse der beiden Verfahrensmodifikationen auf die Umformung eines korrosionsbeständigen Chrom-Nickel-Stahls getrennt betrachtet. Anschließend erfolgt eine Untersuchung der Überlagerungen beider Varianten zur Ermittlung der bestmöglichen Prozessparameterkombinationen. Die Versuche werden von eingehenden Mikrostrukturcharakterisierungen zur Identifizierung der auftretenden Mechanismen begleitet. Als Demonstratorgeometrie wird eine Rippenstruktur gewählt, wie sie in der Industrie beispielsweise für Feinstrukturen in Kühlapplikationen verwendet wird.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen