Tribosysteme für die Kaltumformung auf der Basis von flüchtigen Schmiermedien und laserstrukturierten Oberflächen

• Antragsteller: Professor Dr. Thomas Graf; Professor Dr.-Ing. Mathias Liewald; Professor Dr. Günter Tovar
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren ; Produktionsautomatisierung und Montagetechnik
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 282210782

In den meisten Blechumformprozessen werden mineralölbasierte Schmierstoffe als Zwischenmedium verwendet, um Reibung und Verschleiß zu verringern. Dabei sind bisweilen toxische Additive imSchmierstoff enthalten und die umgeformten Bauteile müssen für weitere Prozessschritte kosten- und zeitintensiv gereinigt werden. In den ersten beiden Förderperioden wurde einneuartiges, umweltfreundliches Schmiersystem für die Blechumformung entwickelt, für das flüchtige Medien wie flüssiges Kohlenstoffdioxid (CO2) oder gasförmiger Stickstoff (N2) als temporär wirkende Schmierstoffe verwendet werden. Die Eignung dieses neuen Tribosystems für den Trockenumformprozess wurde mittels einzelner Umformversuche demonstriert. In der dritten Förderperiode sollen die Untersuchungen nun mit dem Ziel fortgesetzt werden, einepraxisnahe Einsetzbarkeit des neuen Tribosystems für Trockenumformprozesse in der Blechumformung nach zu weisen. Hierfür soll die Eignung des Tribosystems für Ziehprozesse imDauerlauf dargestellt werden. Um dies demonstrieren zu können, muss die Prozessstabilität sichergestellt werden. Eine Optimierung des Tribo-Systems ist hierfür unumgänglich. Als Grundlage zur Optimierung dienen ein tiefergehendes Verständnis der Reibungs- undVerschleißmechanismen im neuen komplexen Tribosystem mit flüchtigen Schmiermedien sowie die physikalisch technologischen Mechanismen beim Ausströmen der Medien während desUmformvorgangs. Des Weiteren werden Bohrungen höchster Qualität benötigt, um ein definiertes Ausströmen des Schmierstoffs zu garantieren und zusätzliche Reibung beispielsweise durch einenBohrungsgrat auszuschließen. Das Einbringen von Oberflächenstrukturen stellt einen weiteren Optimierungsschritt zur gezielten Verteilung der flüchtigen Schmierstoffe und somit zurSicherung der Prozessstabilität dar. Die Praxisrelevanz des neuen Tribosystems soll durch den Einsatz weiterer Blechwerkstoffe mit erhöhter Adhäsionsneigung gezeigt werden. Hierfür muss dastribologische System angepasst werden, um das Trennen von Grund und Gegenkörper zu sichern und die Reibung im Umformprozess gezielt reduzieren bzw. anpassen zu können. Mit den hier geplantenArbeitspaketen mit 1) erweiterten Untersuchungen zu den physikalischen Zusammenhänge im tribologischen System, 2) der Optimierung des Tribosystems und 3) den Untersuchungen zu derProzessstabilität sind nach Abschluss des die wissenschaftlichen und technischen Vorrausetzungen erfüllt, um die Übertragbarkeit des neuen Tribosystems in die industrielle Praxis bewerten zu können.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1676: Nachhaltige Produktion durch Trockenbearbeitung in der Umformtechnik
• Mitverantwortlich: Dr. Jakob Barz