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KeraForm - Entwicklung keramischer Hochleistungsformeinsätze für die Blechumformung

Abschlussbericht
 
: Hoffmann, M.; Sabitovic, A.; Schäffner, C.; Demmer, A.; Bausch, S.; Frank, J.; Weber, A.
: Univ. Hannover

Hannover: IFUM, 2007, 104 pp.
Reportnr.: FKZ IN-3544
German
Report
Fraunhofer IPT ()

Abstract
Ziel des Inno-Net-Vorhabens 'Kera-Form' war die Entwicklung neuartiger leistungsfähiger Werkzeugsysteme, die die bestehenden Grenzen in der Blechumformung durch den Einsatz keramischer Werkzeugformeinsätze deutlich erweitern. Nach der Problemanalyse relevanter Anwendungen umfaßte die Auswahl von Fallbeispielen ein prototypisches Tiefziehwerkzeug zur Herstellung von Rechtecknäpfen, ein Tiefziehwerkzeug der WMF AG, einen Ziehstempel der Fa. P.C.Turck sowie ein Blechwerkzeug der BMW AG. Gestaltung und Konstruktion der neuen Werkzeuge erfolgte auf Basis der in numerischen Simulationen ermittelten Ergebnisse (die erforderlichen Werkstoffkennwerte wurden experimentell bestimmt). Geeignete Fügemethoden zur Erzeugung der Keramik/Metall- Verbunde wurden aus dem Festigkeitsverhalten verschiedener stoff- und form-/kraftschlüssiger Stahl-Keramik-Verbindungen ermittelt. Die durch Vorauswahl selektierten Fertigungsverfahren Koordinatenschleifen, ultraschallunterstütztes Schleifen und laserunterstütztes Schleifen wurden technologisch qualifiziert und an die Hartbearbeitung komplexer Keramikbauteile angepaßt. Aus der Technologieentwicklung wurden Erkenntnisse zu geeigneten Fertigungsverfahren, Prozeßparameter, Prozeßstrategien und Werkzeugtechnologien für die schnelle und wirtschaftliche Fertigung der Keramikkomponenten gewonnen. Im Anschluß wurden die keramischen Probekörper und die keramikverstärkten Umformwerkzeuge eingesetzt. Die prinzipielle Eignung von Hochleistungskeramik als Werkzeugwerkstoff für Umformwerkzeuge wurde bestätigt. Es zeigten sich signifikante Vorteile gegenüber konventionellen Werkzeugsystemen (geringere Stempelkraft beim Tiefziehen, bessere Oberflächenqualität in Formen). Eine Pauschalaussage über den wirtschaftlichen Einsatz von keramischen Formeinsätzen in einem beliebigen Umformwerkzeug muß noch individuell ermittelt werden; bei den 3 Fallbeispielen wurde im Einsatzzeitraum der Break-even (Rentabilitätsgrenze) erreicht. Bis jetzt wurde eine Wissenbasis geschaffen, um Umformwerkzeuge unterschiedlicher Bauart mit Formeinsätzen aus Hochleistungskeramik auszulegen, herzustellen und einzusetzen. Dabei wurde die Vorgehensweise beschrieben, wie keramikverstärkte Werkzeugsysteme realisiert und Abschätzungen zur Wirtschaftlichkeit durchgeführt werden können. Zur Wissenvervollständigung muß nun eine Vielzahl von keramikverstärkten Werkzeugsystemen umgesetzt werden.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-66910.html