Detailseite
Projekt
Polierte Diamantbeschichtung zum trockenen Verjüngen von Aluminium
Antragsteller
Professor Dr.-Ing. Frank Vollertsen
Fachliche Zuordnung
Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
Förderung
Förderung von 2017 bis 2020
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 390771352
In der Umformtechnik werden Schmierstoffe zur Reibungsminderung und Vermeidung von Adhäsionsverschleiß eingesetzt. Der Schmierstoffeinsatz verbunden mit der chemischen Reinigung der Werkstücke, welche für ihre Weiterverarbeitung notwendig ist, führt zu erheblichen Umweltbelastungen. In Voruntersuchungen konnte gezeigt werden, dass eine polierte Diamantschicht im trockenen, oszillierenden Kugel-Platte-Tribometertest mit einer Aluminiumkugel als Gegenkörper sehr niedrige Reibzahlen aufweist. Des Weiteren konnten weder auf der Diamantschicht, noch auf der Aluminiumkugel Adhäsionen nachgewiesen werden. Die Diamantschicht wies garkeinen Verschleiß nach einer Testdauer von 5,5 Stunden auf und die Aluminiumkugel lediglich einen erhöhten Oxidanteil im Kontaktbereich, was auf die entstehende Temperaturerhöhung zurückzuführen ist. Das Ziel des Projektes ist die Realisierung des schmierstofffreien Verjüngens von Aluminium mit diamantbeschichteten Werkzeugen. Die Hypothese, welche sich durch die Tribometerversuche bekräftigt hat, ist, dass eine ausreichend gut polierte Diamantschicht ein Trockenumformen von Aluminiumlegierungen ermöglicht. Die Erzeugung von polierten polykristallinen CVD Diamant-beschichtungen zu wirtschaftlichen Preisen auf Reduziermatrizen stellt dabei eine Hürde da. Der Lösungsansatz ist, dass zunächst die Abscheidung der Beschichtung mit der am BIAS vorliegenden CVD-Anlage durchgeführt wird. Das Polieren der Diamantschicht soll anhand eines zweistufigen Polierprozesses möglichst kostengünstig realisiert werden. Zunächst werden die Rauheitsspitzen unter Verwendung eines Pikosekundenlasers ablatiert und anschließend die finale Oberflächenrauheit durch in Auftrag gegebenes mechanisches Polieren erzielt.Im Rahmen des Projektes werden Verjüngungsmatrizen aus Hartmetall mit polykristallinen CVD Diamantschichten beschichtet, hierbei gilt es möglichst homogene Schichtdicken auf der Innenwand der Matrize zu erzielen. Des Weiteren wird untersucht welche Rauheit mittels der Laserablation unter Verwendung eines Pikosekundenlasers erzielt werden können. Die Vorgehens-weise der Laserablation gilt es dann auf die Geometrie einer Matrize zu übertragen. Über die gesamte Projektdauer werden Umformuntersuchungen zum Verjüngen von Aluminiumlegierungen sowohl geschmiert als auch trocken durchgeführt.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
