Herstellung von schrägverzahnten Funktionsbauteilen aus Blechen durch Erarbeitung und Analyse eines Umformprozesses der Blechmassivumformung

• Antragstellerin: Professorin Dr.-Ing. Marion Merklein
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 501091735

Die übergeordnete Zielsetzung ist die Ermittlung grundlegender Wirkzusammenhänge bauteil- und prozessseitiger Parameter und die Ableitung von Kausalitäten bei der Herstellung von schrägverzahnten Bauteilen mittels Blechmassivumformung. Für eine Prozesskette bestehend aus Tiefziehen, Fließpressen und Stauchen sollen die prozessspezifischen Herausforderungen, ein robustes Prozessfenster und die Prozessgrenzen erarbeitet werden. Um mittelfristig den industriellen Einsatz der Blechmassivumformung zur Herstellung schrägverzahnter Bauteile zu ermöglichen, müssen der Prozess grundlegend erforscht und ein durchgehendes Prozessverständnis von der Prozessauslegung bis zur Produktion einsatzfertiger Bauteile generiert werden. Im vorliegenden Projekt soll auf Grundlage einer umfangreichen Prozessanalyse ein parameterabhängiges Prozessfenster mit den erzielbaren Bauteileigenschaften abgeleitet werden. Des Weiteren wird die Erweiterung der realisierbaren Bauteilfunktionalität durch Ausformung von Schrägverzahnungen mit verschiedenen Moduln und Schrägungswinkeln auf Blechhalbzeugen durch Blechmassivumformung grundlegend untersucht. Im Rahmen der Untersuchungen wird eine zweistufige Prozesskette aus Tiefziehen/Fließpressen und Stauchen eingesetzt. Mit Hilfe eines numerischen Prozessmodells werden eine umfassende Prozessanalyse durchgeführt und grundlegende Wirkzusammenhänge zwischen den Einflussparametern ermittelt. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen erfolgen die Auslegung des Referenzprozesses und die experimentelle Umsetzung. Anhand prozess- und bauteilspezifischer Kenngrößen, wie Prozesskraft, Geometrie und Härteverteilung wird das Simulationsmodell validiert. Durch die detaillierte Untersuchung des Einflusses der Verzahnungsgeometrie und der eingesetzten Werkstoffe auf die resultierenden Bauteileigenschaften sowie die Werkzeugbeanspruchung, werden parameterabhängige Prozessgrenzen identifiziert. Mit Abschluss der ersten Förderperiode wird eine Reihe von Teilzielen angestrebt. Prozessspezifische Herausforderungen hinsichtlich der erzielbaren Fließwege und resultierenden Formfüllung werden identifiziert. Daneben ist eine Einflussanalyse des für Schrägverzahnungen spezifischen Stoffflusses auf die einsatzrelevanten Bauteileigenschaften wie Kaltverfestigung und Verzahnungsqualität durchzuführen. Abschließend wird eine angepasste Prozessführung zur Vermeidung von spanender Nachbearbeitung erarbeitet.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen