Drahterodieranlage
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Drahterodieranlage wurde im Wesentlichen für zwei Einsatzbereiche genutzt. Dies ist zum einen die Fertigung von Werkzeugen beziehungsweise einzelner Werkzeugkomponenten und zum anderen die Fertigung von Proben für die Charakterisierung der mechanischen Eigenschaften von Werkstoffen und der tribologischen Eigenschaften von Werkzeugoberflächen in der Umformtechnik. Zentrale Vorteile des Erodierverfahrens bestehen darin, dass alle leitenden Materialien unabhängig von der Härte bei hoher Maß- und Formgenauigkeit kraftfrei bearbeitet werden können. Diese Tatsache führt dazu, dass die Anlage für die folgenden Projekte genutzt wurde. Mit dem Ziel Blechumformwerkzeuge so zu gestalten, dass die tribologischen Bedingungen auch ohne Schmierstoff gezielt eingestellt werden können, wurden im Projekt „Trockenumformung mit lokal angepassten tribologischen Bedingungen“ des SPP 1676 Untersuchungen mithilfe eines segmentierten Tiefziehwerkzeugs durchgeführt. Dieses hat hohe Anforderungen bezüglich der Toleranzen der einzelnen austauschbaren Segmente, weshalb diese mit der Anlage gefertigt wurden. Im Projekt „Vorlochfreies umformtechnisches Fügen artungleicher Materialien mittels Schneidclinchverfahren“ des SPP 1640 wird das Schneidclinchen grundlegend untersucht. Für die Analyse des Werkstoffflusses in experimentellen Variantenuntersuchungen wurden notwendige gehärtete Niederhalter- und Matrizenrohlinge mittels Drahterodieren bearbeitet, um eine hohe Reproduzierbarkeit der Werkzeuggenauigkeit abzusichern. Darüber hinaus wurden bereits eingesetzte und gehärtete Stempel für das INI.FAU-Projekt „Erarbeitung von Grundlagen zur anwendungsbezogenen und frühzeitigen Prognose der Herstellbarkeit von Glanzzierleisten“ mit der Anlage überarbeitet, wodurch sehr effizient geometrische Varianten untersucht werden konnten. Die Zielsetzung dieses Projekts besteht in der Entwicklung einer Methode, die auf Erkenntnissen des Umformverhaltens und des Einflusses des Belastungskollektivs auf die resultierende Bauteiloberfläche aufbaut. Außerdem wurden Mikroprägestempel mit Strukturabmessungen im Submillimeterbereich für die Oberflächenstrukturierung im Rahmen des DFG-Projekts „Grundlagenuntersuchung zum Trennen, Umformen und Montagespritzguss und deren Interdependenz für die Herstellung beständig mediendichter elektronischer Systeme“ gefertigt. Der Schwerpunkt dieses Projekts liegt auf der Untersuchung des Einflusses der Schnittfläche und der Oberflächenstrukturierung auf die Mediendichtheit von umspritzten Kunststoff-Metall-Hybridbauteilen. Im Zusammenhang mit der Analyse einer effizienten Prozesskette zur Herstellung einer Rotorbaugruppe mit Permanentmagneten wurde im BFS-Projekt „E|RoW – Automatisierte Prozesskette für das Fertigen und Wuchten von Rotor-Welle-Verbindungen von Traktionsantrieben für Elektrofahrzeuge“ untersucht. Hierfür wurden Komponenten für ein Fügewerkzeug gefertigt. Die Untersuchungen konzentrieren sich auf das Schneiden und Paketieren von Elektroblechen sowie einem neuartigen umformtechnischen Fügeprozess von Rotor und Welle, für welchen die exakte Ausrichtung der Fügepartner von hoher Bedeutung ist und somit die Präzision des Drahterodierens relevant ist. Im TP1 „Maßgeschneiderte Massivumform-Werkzeuge durch Einsatz von Laser-Pulverauftragschweißen (LPAS)“ der Forschergruppe ForNextGen werden Aktivelemente aus Werkzeugstahl auf Grundkörper mittels LPAS aufgebracht. Neben der Ermittlung eines Parameterfensters sowie der Charakterisierung der additiv erzeugten Strukturen ist die Analyse der Anbindung der additiven Struktur auf dem Substrat essenziell. Die Trennung des Werkzeuges aus dem gehärteten Werkzeugstahl für die Analyse konnte mithilfe der Drahterodieranlage ohne Beeinflussung des resultierenden Gefüges realisiert werden. Der zweite große Einsatzbereich für die Drahterodieranlage stellt die Fertigung von Proben für die Charakterisierung von mechanischen und tribologischen Eigenschaften dar. Da durch die funkenerosive Bearbeitung nur ein minimaler Wärmeeintrag in die Randzone der Probe stattfindet, eignet sich dieses Bearbeitungsverfahren für die Probenfertigung. Ein Fokus des Teilprojekts A2 des SFB/TR73 liegt in der Analyse des Ermüdungsverhaltens von gehärtetem Werkzeugstahl. Für die Ermüdung der Werkzeuge ist die Randzone von entscheidender Bedeutung. Zu diesem Zweck wurden Proben erodiert und entsprechend einer typischen Fertigungskette für Werkzeuge weiterbearbeitet und die resultierenden Oberflächen analysiert. Der Einfluss des Fertigungsverfahrens auf die tribologischen Bedingungen wurde im Teilprojekt C1 des SFB/TR73 mithilfe von Ringstauchversuchen, welche unter anderem funkenerosiv hergestellt wurden, untersucht. Ziel des Projektes ist die Weiterentwicklung des konstitutiven Reibgesetzes und die Optimierung von Tribosystemen für die Blechmassivumformung. Ziel des Verbundprojekts ultraschallunterstütztes Umformen und Verstemmen „UltraCaulk“ ist die Entwicklung eines hybriden Fertigungsverfahrens zum ultraschallunterstützten Umformen schwer umformbarer Werkstoffe, wie hochfester Stähle. Das Teilprojekt „Entwicklung der Grundlagen und des Simulationsmodells“ befasst sich mit der Analyse der zugrunde liegenden Mechanismen. Für diese Untersuchungen wurden Stauchproben, Zug-Druck-Proben und Hutscherproben zur Bestimmung der Bruchkurven mithilfe der Drahterodieranlage aus Vollmaterial gefertigt. Im EFB-Projekt „Optimierung des Zugversuchs mit miniaturisierten Proben zur verbesserten Charakterisierung lokaler Eigenschaften von Bauteilen aus Feinblech“ wird die Möglichkeit zur Miniaturisierung von Zugproben untersucht. Da bei verkleinerten Proben das Verhältnis von Probenkante zu Messvolumen zunimmt, wurden verschiedene Verfahren zur Probenherstellung verglichen. Neben lasergeschnittenen, gefrästen und wasserstrahlgeschnittenen Proben wurden auch erodierte Proben für die Untersuchungen verwendet.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Embossing of Metal Inserts for Subsequent Assembly Injection Moulding of Media Tight Electronic Systems. Key Eng. Mater. 639 (2015), S. 99-106
Frey, P.; Heinle, M.; Leisen, C.; Drummer, D.; Merklein, M.
(Siehe online unter https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.639.99) - Influence of Metal Inserts with Microformed Edges on Subsequent Injection Assembly Moulding for Media Tight Electronic Systems. Qin, Y.; Dean; T.A.; Lin, J; Yuan, S. J.; Vollertsen, F. (Hrsg.): New Forming Technology 2015 - Proceedings of the 4th ICNFT, MATEC Web of Conferences, 2015, S. 09013. 1-7
Frey, P.; Heinle, M.; Drummer, D.; Merklein, M.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1051/matecconf/20152109013) - Tool System for Ultrasonic-Assisted Forming and Material Characterisation with 15 kHz Oscillation Frequency. Adv. Mater. Res. 794 (2015), S. 427-434
Michalski, M.; Leicht, U.; Engler, S.; Merklein, M.
(Siehe online unter https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.794.427) - Ultraschallunterstützte Umformung von Metallen - Entwicklung eines Prüfstands zur Werkstoffcharakterisierung mit 15 kHz Schwingungsüberlagerung. wt Werkstattstechnik online 105 (2015) 10, S. 715-721
Michalski, M.; Merklein, M.
- In-Line strategies and methods to reduce balanceing efforts within rotor production for electric drives. Franke, J. (Hrsg.): 6th International Electric Drives Production Conference (EDPC), 2016
Hofmann, B.; Masuch, M.; Frey, P.; Franke, J.; Merklein, M.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1109/EDPC.2016.7851310) - Influence of the mechanical fatigue progress on the Magnetic Properties of Electrical Steel Sheets. EPNC (Hrsg.): Conf. Proc. 24th Symposium on Electromagnetic Phenomena in Nonlinear Circuits, 2016, S. 109-110
Karthaus, J.; Steentjes, S.; Gröbel, D.; Andreas, K.; Merklein, M.
- Local adjustment of surface integrity of forming tools by adaptation of tool making process. Procedia CIRP 45 (2016), S. 339-342
Andreas, K.; Henneberg, J.; Koch, J.; Merklein, M.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.procir.2016.02.045) - Ultrasonic-Assisted Upsetting of Steel with 15 kHz Oscillation Frequency. Key Eng. Mater. 716 (2016), S. 544-551
Michalski, M.; Merklein, M.
(Siehe online unter https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.716.544) - Ultraschallunterstütztes Umformen und Verstemmen - Aktuelle Ergebnisse aus dem Verbundprojekt "UltraCaulk". wt Werkstattstechnik online 107 (2017) 1/2, S. 7
Leicht, U.; Michalski, M.; Merklein, M.
