Energieeffizienzsteigerung durch Hybridisierung des Vollvorwärtsfließpressens mit elektrischer Widerstandserwärmung - Modellierung des Elektroden-Bauteil-Kontakts

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Fritz Klocke
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 265233480

Betrachtet wird der am WZL entwickelte Prozess des hybriden Halbwarm-Vollvorwärtsfließpressens (VVFP). Dabei wird das Werkstück während der Umformung im Werkzeug mittels elektrischer Widerstandserwärmung erwärmt. Prozessbedingt erfolgt die Erwärmung lokal in dem Bereich, der kritisch hinsichtlich innenliegender Chevron-Rissen ist. Folge ist eine gegenüber konventionellen Halbwarm-VVFP-Prozessen gesteigerte Energieeffizienz. Die effizienzsteigernden Effekte des hybriden Halbwarm-VVFP können derzeit noch nicht industriell genutzt werden. Hierfür gibt es zwei Gründe: Zum einen kommt es infolge komplexer, überlagerter elektro-thermo-mechanischer Phänomene in der Kontaktzone zwischen Stempel bzw. Gegenstempel und Werkstück zu stark schwankenden Aufheizzeiten. Diese liegen derzeit in Bereichen oberhalb typischer Kalt-VVFP-Prozesszeiten. Zum anderen wird in den Kontaktzonen auf Werkzeugseite ein Abbrand in Form einer veränderten Oberflächenrauheit und eines geringfügigen Massenverlusts beobachtet, der die Werkzeugstandzeit herabsetzt. Die hohen, schwankenden Aufheizzeiten und der Abbrand resultieren in einer verringerten Prozessstabilität. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist deshalb die umfassende Erklärung der elektro-thermo-mechanischen Wechselwirkungen innerhalb des Kontaktsystems von Stempel, Gegenstempel und Werkstück. Die Kenntnis hierüber befähigt zum verständnisbasierten Ableiten eines Kontaktsystems mit reduzierten Aufheizzeiten und verringertem Abbrand.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen