Maximale Effizienz und minimaler Materialverlust – durch Kaltmassivumformung wird die Möglichkeit geschaffen, Bauteile umweltfreundlich und ressourcenschonend zu fertigen. Um wirtschaftlich wettbewerbsfähig zu sein, ist es entscheidend, dem frühzeitigen Werkzeugausfall entgegenzuwirken. Zu diesem Zweck werden Simulationen eingesetzt.
Die Massivumformung ist ein seit mehr als 2000 Jahren bewährtes Verfahren. Technische Bauteile, die primär durch Kaltmassivumformung hergestellt werden, werden sowohl den aktuellen ökologischen und ökonomischen Herausforderungen als auch den Anforderungen an die Reduktion von CO2-Emissionen gerecht. Eine energieintensive Wärmebehandlung entfällt ebenso wie eine Oberflächenverzunderung.
rechts: Anwendungsgebiete der Kaltmassivumformung am Beispiel einer Antriebswelle, eines Federtellers und eines Schraubenrohlings (Quelle: Felss Systems GmbH, ZF Friedrichshafen AG, RIBE Richard Bergner Verbindungstechnik GmbH & Co. KG)
Bauteile müssen vielfältigen Anforderungen entsprechen, wie hoher Belastbarkeit und umweltfreundlicher Fertigung. Um die Herstellung von near-net-shape Bauteilen zu ermöglichen, sind Werkzeuge mit komplizierten Innengeometrien erforderlich. Hohe Kontaktdrücke und Zugspannungen infolge starker Fließspannungen führen zu beträchtlichen Belastungen der Werkzeuge. Dies kann zu Ermüdungsversagen führen, wodurch wirtschaftliche Nachteile entstehen. Infolgedessen gibt es eine Hemmschwelle für den Einsatz effizienter Kaltmassivumformprozesse.
Ziel der Projektpartner ist es, Konzepte zur Verlängerung der Lebensdauer von Kaltmassivumformwerkzeugen zu erarbeiten. Mithilfe numerischer Simulationsmodelle ist eine tiefgreifende Analyse der Werkzeugbeanspruchung möglich. Zur Erreichung dieses Ziels werden geometrische und mechanische Bauteileigenschaften analysiert und als Basis für die Werkzeugbeanspruchung herangezogen. Diese Daten werden durch Integration in ein Simulationsmodell für die Berechnung der Lebensdauer genutzt. Zur Validierung der Vorhersagegenauigkeit werden die Maßnahmen auf Industrieprozesse übertragen.
Die Berechnung und resultierende Verlängerung der Werkzeuglebensdauer leisten einen Beitrag zur wirtschaftlicheren Produktion kaltmassivumgeformter Bauteile. Sie fördern die Verbreitung umweltfreundlicher Fertigungstechnologien am Wirtschaftsstandort Bayern.
