Dipl.-Ing.

Heinen, Daniel

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  • Publication
    Verschleißschutz von Werkzeugen durch eine lokale 5-achsige Laseroberflächenbehandlung
    ( 2015)
    Klocke, Fritz
    ;
    Heinen, Daniel
    ;
    Wegener, Maximlian
    ;
    Arntz, Kristian
    Werkzeuge für Schmiede-, Druckguss- oder Tiefziehanwendungen unterliegen während ihres Einsatzes lokal einem sehr hohen Verschleiß. Eine vorhergehende Laseroberflächenbehandlung erlaubt es, die Werkzeugrandschicht effizient und anwendungsspezifisch zu modifizieren. Die Potenziale der eingesetzten Laseroberflächenbehandlungsverfahren im Hinblick auf einen verbesserten Verschleißschutz werden in diesem Vortragsmanuskript dargestellt. Hierzu werden zunächst die Verschleißschutzverfahren aus dem Bereich der Laseroberflächenbehandlung, wie das Laserlegieren/-dispergieren und das drahtbasierte Laserauftragschweißen, vorgestellt. Es werden die Prozesscharakteristika der Verfahren sowie die daraus resultierenden Vor- und Nachteile diskutiert. Zudem werden Ergebnisse metallographischer Untersuchungen der behandelten Oberflächen vorgestellt. Ebenfalls werden Kombinationsmöglichkeiten mit bestehenden Verschleißschutzverfahren aufgezeigt, wie z.B. die Kombination von Laserlegieren und anschließendem Nitrieren für Schmiedeanwendungen. Um lokal komplexe Werkzeuggeometrien bearbeiten zu können, ist eine automatisierte 5-achsige Laseroberflächenbehandlung notwendig. Daher werden neben den Prozessgrundlagen ebenfalls Anlagensysteme, die gezielt für eine automatisierte Laserbehandlung entwickelt wurden vorgestellt. Weiterhin erfolgt eine Vorstellung des am Fraunhofer IPT entwickelten CAM-Systems zur Umsetzung der mehrachsigen Laserbehandlung. Abschließend wird anhand von Einsatztests der Werkzeuge in der Fertigung das Potenzial im Hinblick auf einen verbesserten Verschleißschutz aufgezeigt und die modifizierte Prozesskette von der Vorbearbeitung bis hin zum Einsatz der Werkzeuge in der Fertigung gezeigt.
  • Publication
    Wear protection of deep drawing tools by systematic optimization of highly stressed surfaces
    ( 2014)
    Klocke, Fritz
    ;
    Heinen, Daniel
    ;
    Schongen, Fabian
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    Arntz, Kristian
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    Liu, Yuan
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    Bäcker, Vladimir
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    Feldhaus, Björn
    The automotive sector is one of the largest energy consumers in Germany. Requests from politics and industry to significantly reduce emissions require new developments during utilization as well as during production phase. In line with the framework concept "InnoCaT", where more than 60 companies and research facilities from Germany take part, possibilities for producing companies are developed and analyzed to reduce the resource and energy consumption and by this reducing costs along the entire process chain of car body manufacturing. One approach to design car bodies lighter and more efficiently is to use aluminium and high strength steels. By this means weight and sheet thickness are reduced. However higher strengths of the steels and the adhesion affinity of aluminium significantly increase the requirements regarding the used tool steel. Thus grooves or galling appear more frequent at highly stressed surfaces. To assure high lifetimes and by this increase especially the resource efficiency concerning use of material and setting-up times within the press plant, a local optimization at the highly stressed surfaces is necessary. For this a FEM/BEM-tool for a time efficient and exact calculation of the occurring tool loads for complex die profiles is developed. Based on this development of load calculation a shape-optimization is performed at the corresponding areas. After the geometric optimization of the tool a local laser surface treatment for further wear protection is carried out using laser cladding or laser alloying/ -dispersing. By combining the technologies a highly wear resistant surface is achievable, which increases the tool's lifetime as well as the reproducibility within production.
  • Publication
  • Publication
    Innovative surface technologies for optimized tooling
    ( 2013)
    Klocke, Fritz
    ;
    Andrecht, Dennis
    ;
    Heinen, Daniel
    ;
    Arntz, Kristian
    ;
    Dambon, Olaf
    ;
    Schongen, Fabian
  • Publication
    Wear protection of pools by local geometry and material optimization
    ( 2012)
    Klocke, Fritz
    ;
    Heinen, Daniel
    ;
    Schongen, Fabian
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    Arntz, Kristian
    ;
    Bäcker, Vladimir
    ;
    Feldhaus, Björn
  • Publication
    Verschleißreduktion von Werkzeugen durch gezielte Geometrie- und Aktivflächenoptimierung
    ( 2011)
    Klocke, Fritz
    ;
    Heinen, Daniel
    ;
    Arntz, Kristian
    ;
    Bäcker, Vladimir
    ;
    Schongen, Fabian
    ;
    Feldhaus, Björn
    Die Automobilindustrie ist einer der größten Energieverbraucher in Deutschland. Die Forderungen aus Politik und industriellem Umfeld die Emissionen deutlich zu reduzieren erfordern neue Entwicklungen sowohl in der Produktionsphase der Fahrzeuge als auch in der Nutzungsphase. Im Rahmen des Verbundforschungsprojekts »InnoCaT« an dem über 60 Unternehmen und Forschungseinrichtungen aus Deutschland teilnehmen werden Möglichkeiten für produzierende Unternehmen entwickelt und untersucht den Ressourcen- und Energieeinsatz und somit auch die Kosten entlang der gesamten Prozesskette der Karosseriefertigung zu reduzieren. Wesentliche Hebel sind dabei die Effizienzsteigerung innerhalb der Fertigungstechnologien die verbesserte Abstimmung von Schnittstellen sowie die Reduktion von Verschleiß und Ausschuss. Im Bereich des Werkzeugbaus ist die Standzeit der Werkzeuge ein wesentlicher Faktor für eine ressourceneffiziente Fertigung. Um der Forderung einer Reduzierung von Kosten und Ressourceneinsatz durch Produktionsausfallzeiten und Nacharbeit nachzukommen ist es notwendig die hochverschleißbehafteten Bereiche der Werkzeuge resistenter auszulegen. Hierzu entwickeln das Fraunhofer IPT und das WZL der RWTH Aachen gemeinsam mit Partnern aus der Industrie ein kombiniertes Verfahren zur geometrischen und werkstofftechnischen Optimierung der Werkzeugaktivflächen zur Reduzierung des Werkzeugverschleißes.
  • Publication
    Flexible scanner-based laser surface treatment
    ( 2010)
    Klocke, Fritz
    ;
    Brecher, Christian
    ;
    Heinen, Daniel
    ;
    Rosen, Chris-Jörg
    ;
    Breitbach, Tobias
    New innovative deposition technologies are requested by many companies to improve the properties and effectiveness of wear resistant layers to achieve higher life-times of highly stressed components. Therefore this paper presents investigations and results from Fraunhofer Institute for Production Technology IPT concerning the enhanced melting deposition rate and the improved flexibility of the scanner-based laser cladding process, by keeping the benefits of the usual laser cladding process.