Identifizierung der Wirkmechanismen des tribologischen Verhaltens strukturierter Halbzeugoberflächen beim Vollvorwärtsfließpressen von Aluminiumlegierungen im Hinblick auf eine Reibungs- und Verschleißreduktion (TriboLub)

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Thomas Bergs
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 460819047

Die Kaltmassivumformung bietet durch ihre hohe Werkstoffausnutzung eine besonders energie- und ressourceneffiziente Produktionsweise von near-net-shape Bauteilen in großen Stückzahlen. Die hohen tribologischen Belastungen während der Umformung führen jedoch zu Verschleißerscheinungen an den Werkzeugen. Um den Werkzeugverschleiß zu reduzieren, werden Halbzeugoberflächen häufig mittels Kugelstrahlen oder elektrochemischem Ätzen strukturiert. Die Strukturierungen wirken unter Verwendung von Schmierstoff als Schmierstofftaschen. Ihre Geometrie beeinflusst die Kontaktmechanik in der Wirkfuge über auftretende hydrostatische und hydrodynamische Effekte. Diese können zu einer lokalen Verbesserung der Reibung und des Verschleißes führen. Die Auswirkungen von Schmierstofftaschen auf das tribologische System in Abhängigkeit der Geometrien sind jedoch nach dem aktuellen Stand der Technik im Bereich des Vollvorwärtsfließpressens von Aluminiumlegierungen unzureichend erforscht. Die Herausforderung besteht folglich darin, Schmierstofftaschen erzeugt durch Kugelstrahlen und elektrochemischem Ätzen so auszulegen, dass Reibung und Verschleiß reduziert werden. Daher ist das Ziel dieses Vorhabens die Identifikation der Wirkmechanismen der Halbzeugstrukturierungen auf das tribologische System. Dabei liegt dem Vorhaben die Hypothese zu Grunde, dass die Betrachtung des durch Schmierstofftaschen beeinflussbaren tribologischen Systems durch die Quantifizierung von Reibung und Verschleiß Aufschluss über die vorliegenden hydro- und kontaktmechanischen Wirkmechanismen gibt. Zur Durchführung des Vorhabens ist eine kombinierte Vorgehensweise aus numerischen und experimentellen Untersuchungen vorgesehen, die unterschiedliche Strahlmittel sowie deren Kombinationen mit dem elektrochemischen Ätzen auf ihre Eignung zur Halbzeugstrukturierung für das Vollvorwärtsfließpressen von Aluminium untersucht.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen