SPP 1676:  Nachhaltige Produktion durch Trockenbearbeitung in der Umformtechnik

Die Umformtechnik gehört aufgrund der hohen Werkstoffausnutzung zu den energieeffizienten Produktionsverfahren. Aus ökonomischen und ökologischen Gesichtspunkten besteht allerdings die Herausforderung, in Zukunft auf den Einsatz von Schmierstoffen verzichten zu können. Derzeit werden in allen Verfahrensgruppen der Umformtechnik immer noch Schmierstoffe zur Verringerung der Reibung und der Werkzeugbelastung sowie zum Schutz der Halbzeuge und der Zwischenprodukte vor Korrosion eingesetzt. Diese zumeist mineralölhaltigen Schmierstoffe stellen in ihrem Produktlebenszyklus von der Herstellung bis zur Entsorgung eine wesentliche Umweltbelastung dar. Der zentrale Beitrag des Schwerpunktprogramms besteht darin, durch Schaffung von neuen schmierstofffreien Umformverfahren sowie durch die Adaption relevanter Technologien dem Ziel der schmierstofffreien Fabrik näherzukommen. Unter Trockenumformung wird ein Prozess verstanden, bei dem ein Bauteil das Umformwerkzeug dergestalt verlässt, dass zur weiteren Verarbeitung in Beschichtungs- oder Fügeprozessen eine durch den Umformprozess bedingte Vorbehandlung (Reinigung, Trocknung usw.) nicht erforderlich ist. Der Wegfall des Schmierstoffs als Zwischenschicht zwischen Werkstück und Werkzeug bewirkt beim Umformprozess eine intensivere Wechselwirkung der Werkstück- und Werkzeugoberflächen, sodass die wesentliche Herausforderung darin besteht, diese Wechselwirkung auch ohne Schmierstoff beherrschbar zu machen. Aus dem Verständnis des Einflusses der tribologischen Systemgrößen soll ableitbar werden, inwieweit eine kritische Verkleinerung des Prozessfensters durch eine trockene Umformung vermieden werden kann. Werkzeugseitig stehen die Mechanismen des Verschleißes und Werkzeugversagens im Vordergrund. Um die Trockenumformung wirtschaftlich anwendbar zu machen, soll bei steigender Beanspruchung auch die Beanspruchbarkeit der Werkzeuge durch eine zielgerichtete Oberflächentechnik gesteigert oder auf der Seite des Umformprozesses die Beanspruchung durch geeignete Maßnahmen, zum Beispiel prozesstechnische Adaptionen, verringert werden. Der Fokus innerhalb des Schwerpunktprogramms liegt auf den Bereichen Umformtechnik, Oberflächentechnik und Versagensmodellierung.

DFG-Verfahren Schwerpunktprogramme

• Funktionalisierung von a-C:H-Werkzeugbeschichtungen und Homogenisierung der Aluminiumpassivschicht für die schmiermittelfreie Aluminiumumformung (Antragsteller Bräuer, Günter ;  Groche, Peter )
• Koordinationsfonds (Antragsteller Vollertsen, Frank )
• Mikro- und Makrostrukturierung von Tiefziehwerkzeugen zur Trockenumformung (Antragsteller Beyer, Eckhard ;  Brosius, Alexander ;  Lasagni, Andrés Fabián )
• Oberflächenbeschichtung für das schmierstofffreie Tiefziehen hochlegierter rostfreier Stähle (Antragsteller Seefeld, Thomas )
• Polierte Diamantbeschichtung zum trockenen Verjüngen von Aluminium (Antragsteller Vollertsen, Frank )
• Potenziale des Trockenrundknetens (Antragsteller Kuhfuß, Bernd ;  Riemer, Oltmann ;  Zoch, Hans-Werner )
• Schmiermittelfreie Tribologiekonzepte für das Kaltfließpressen durch interaktionsminimierte Oberflächenschichten und -strukturren (Antragsteller Hirt, Gerhard ;  Häfner, Constantin Leon ;  Schneider, Ph.D., Jochen M. )
• Schmierstofffreies Tiefziehen von Aluminiumblechen für den Karosseriebau (Antragsteller Müller, Roland ;  Schubert, Andreas ;  Vollertsen, Frank )
• Schmierstofffreies Umformen durch Beeinflussung thermoelektrischer Ströme (Antragsteller Volk, Wolfram )
• Selektiv thermisch oxidierte Werkzeugoberflächen im Einsatz beim trockenen Tiefziehen (Antragsteller Behrens, Bernd-Arno ;  Maier, Hans Jürgen )
• Tribosysteme für die Kaltumformung auf der Basis von flüchtigen Schmiermedien und laserstrukturierten Oberflächen (Antragsteller Graf, Thomas ;  Hirth, Thomas ;  Liewald, Mathias )
• Tribosysteme für die Kaltumformung auf der Basis von flüchtigen Schmiermedien und laserstrukturierten Oberflächen (Antragsteller Graf, Thomas ;  Liewald, Mathias ;  Tovar, Günter )
• Trockenschmierende HPPMS-CrAlN Beschichtungen für den Einsatz in der trockenen Kaltmassivumformung von Stahl (Antragstellerinnen / Antragsteller Bobzin, Kirsten ;  Klocke, Fritz )
• Trockenumformen niedriglegierter Stahlwerkstoffe durch Vollvorwärtsfließpressen mit selbstschmierender Werkzeugbeschichtung und strukturierten Halbzeugen (Antragstellerinnen / Antragsteller Bergs, Thomas ;  Bobzin, Kirsten )
• Trockenumformung mit lokal angepassten tribologischen Bedingungen (Antragstellerinnen / Antragsteller Merklein, Marion ;  Schmidt, Michael ;  Tremmel, Stephan )
• Trockenumformung mit lokal angepassten tribologischen Bedingungen (Antragstellerinnen / Antragsteller Merklein, Marion ;  Schmidt, Michael ;  Tremmel, Stephan )
• Trockenumformung von Aluminiumlegierungen: von Material- und Oberflächenphysikalischen Charakterisierungen zu neuen Tribosystemen (Antragsteller Bräuer, Günter ;  Groche, Peter )

Sprecher Professor Dr.-Ing. Frank Vollertsen

Beteiligte Personen Professor Dr.-Ing. Bernd-Arno Behrens; Professor Dr.-Ing. Eckhard Beyer; Professorin Dr.-Ing. Kirsten Bobzin; Professor Dr.-Ing. Alexander Brosius; Professor Dr. Günter Bräuer; Professor Dr. Thomas Graf; Professor Dr.-Ing. Peter Groche; Professor Dr.-Ing. Gerhard Hirt; Professor Dr.-Ing. Fritz Klocke; Professor Dr.-Ing. Bernd Kuhfuß; Professor Dr.-Ing. Dirk Landgrebe; Professor Dr.-Ing. Andrés Fabián Lasagni; Professor Dr.-Ing. Mathias Liewald; Professor Dr.-Ing. Hans Jürgen Maier; Professorin Dr.-Ing. Marion Merklein; Professor Dr. Reinhart Poprawe; Dr.-Ing. Oltmann Riemer; Professor Dr.-Ing. Stefan Rosiwal; Professor Dr.-Ing. Michael Schmidt; Professor Jochen M. Schneider, Ph.D.; Professor Dr.-Ing. Andreas Schubert; Dr.-Ing. Thomas Seefeld; Professor Dr. Günter Tovar; Professor Dr.-Ing. Stephan Tremmel; Professor Dr.-Ing. Wolfram Volk; Professor Dr.-Ing. Hans-Werner Zoch