Wirkmedienbasierte Impulsumformung von Kanalstrukturen

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Dr.-Ing. Lasse Langstädtler; Dr.-Ing. Verena Psyk
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 529030284

Die Herstellung komplexer Kanalstrukturen ist für Bauteile unterschiedlicher Größenabmessungen relevant. Anwendungsbeispiele reichen von Wärmetauschern, Versteifungssicken, Designelementen auf makroskopischer Ebene bis hin zu Mikroanalysesystemen (Lab on a Chip) und Hologrammen auf mikroskopischer Ebene. Im Zuge der Entwicklung von Brennstoffzellen als umweltfreundlicher Alternative zu Verbrennungsmotoren ist in den letzten Jahren die Fertigung von Bipolarplatten in den Fokus gerückt. Konventionelle Umformverfahren mit zwei formgebenden Werkzeughälften sind nur bedingt für die Herstellung filigraner Kanalstrukturen in Feinstblechen geeignet. Bei der Fertigung von Bauteilen mit komplexen Kanalstrukturen versprechen wirkmedienbasierte Impulsumformverfahren erhebliche Vorteile in Bezug auf erreichbare Kantenradien und Aspektverhältnisse sowie Homogenität der Blechdickenverteilung. Dies führt bei der Verwendung als Bipolarplatte zu höheren Wirkungsgraden bei gleichzeitig geringerem Bauteilgewicht. Aufgrund komplexer Wechselwirkungen unterschiedlicher physikalischer Disziplinen (z.B. Elektromagnetismus, Strukturmechanik, Fluiddynamik) bei der Druckentstehung, der Druckausbreitung im Fluid und der Bauteilumformung ist eine exakte Beschreibung und Auslegung wirkmedienbasierter Impulsumformprozesse derzeit jedoch noch nicht möglich. Ziel des Projektes ist daher, die Wechselwirkungen zwischen einstellbaren Prozessparametern, transientem Druckfeld im Wirkmedium, Umformprozess und Umformergebnis grundlegend zu analysieren und die Prozessgrenzen bei der Umformung von Kanalstrukturen zu identifizieren. Damit wird es perspektivisch möglich, den Wirkmediendruck gezielt so einzustellen, dass qualitativ hochwertige Bauteile hergestellt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr.-Ing. Andreas Fischer