Mikromassivumformung metallischer Kleinteile vom Band

• Antragstellerin: Professorin Dr.-Ing. Marion Merklein, seit 10/2016
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung von 2008 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 98772263

In der ersten Projektphase wurden die werkstoff- und prozessbedingten Einflussgrößen für einen einstufigen Mikroumformprozess vom Band untersucht. Hierzu wurden ein Voll-Vorwärts-Fließpressprozess konzipiert und ein Folgeverbundwerkzeug aufgebaut. Anhand von Voruntersuchungen und Variantensimulationen wurde zudem die Geometrie der durch Scherschneideoperationen eingebrachten Aussparungen im Band optimiert, um eine ungewünschte Verformung des Bandes zu verhindern. Aufbauend auf diesen Ergebnissen sollen in der zweiten Projektphase Folgeprozesse erhöhter Komplexität betrachtet und das grundlegende Verständnis für die Realisierung und Beherrschung dieser Prozesse erarbeitet bzw. erweitert werden. Für das Ziel, allgemeingültigen Gestaltungsrichtlinien abzuleiten, müssen die Einflüsse der Folgestufen auf die umgeformten Bauteile bestimmt, die Wechselwirkung zwischen den Bauteilen und dem Halbzeug analysiert sowie etwaige Größeneffekte identifiziert und berücksichtigt werden. Der Fokus der Untersuchungen liegt neben den fertigungsbedingten Bauteileigenschaften insbesondere auf den Möglichkeiten zur Materialanhäufung für nachfolgende Umformschritte, um nicht nur eine Maximierung des angehäuften Volumens anzustreben, sondern auch um die ungewünschte Umformung des Streifens weiter zu vermindern und eine bessere Werkstoffausnutzung zu realisieren. Zur Steuerung des Materialflusses sollen verschiedene Möglichkeiten untersucht werden. Eine Variante ist die Anpassung der Reibbedingungen zwischen den Kontaktflächen durch Sandstrahlen der oberen Fläche des Werkstücks. Parallel dazu werden geometrische Änderungen der Werkzeugteile, durch Modifikation der Stempelstirnfläche und Integration von Ringzacken auf dem Niederhalter, untersucht. Die typischen Größeneffekte der Mikroumformtechnik werden durch geeignete Skalierung der Geometrie untersucht und entsprechend berücksichtigt. Die Herstellung eines Napfes bestimmt dabei den Zielprozess, der gemeinsam mit vor- und nachgeschalteten Schneidoperationen den gesamten Folgeverbundprozess darstellt. Um detaillierte Erkenntnisse über die Einflüsse von verschiedenen Umformprozessen zu erhalten, wird neben einem einstufigen Napf-Vorwärts-Fließpressprozess zur Erzeugung des Napfes auch eine zweistufige Kombination aus Voll-Vorwärts- und Napf-Vorwärts-Fließpressen untersucht. Die Versuche werden sowohl experimentell als auch mittels FE-Simulationen durchgeführt und mit der Methode der statistischen Versuchsplanung festgelegt. Mithilfe der im Projekt gewonnen Ergebnisse sollen abschließend Prozessfenster und -grenzen ermittelt und allgemeingültige Empfehlungen für die Auslegung mehrstufiger Mikrofließpressprzesse vom Band abgeleitet werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Ulf Engel, bis 10/2016