Lehrstuhl für Fertigungstechnologie, Universität Erlangen-Nürnberg



Individualisierte Umformwerkzeuge durch additive Fertigung



Projektstatus: abgeschlossen

Mitarbeiter


Kaltmassivumformwerkzeuge wie Matrizen und Stempel sind kostenintensive Produktionsmittel. Bei ihrer Herstellung müssen enge Toleranzen eingehalten werden und es ist eine Prozesskette mit vielen Einzelschritten (z.B. Fräsen, Härten, Polieren) notwendig. Gleichzeitig eignet sich ein Werkzeugsatz nur zur Herstellung einer Bauteilgeometrie, da die Form des Werkzeugsatzes die Form des Bauteils vorgibt. Infolgedessen werden Massivumformprozesse meist nur bei hohen oder mittleren Produktionslosgrößen eingesetzt, wo die hohen Investitionskosten einen geringen Anteil an den Bauteilkosten tragen.

Da bei der Herstellung von Produkten vermehrt Kundenwünsche berücksichtigt werden, verkürzen sich die Produktwechselzyklen. Im Rahmen des Projektes wird daher ein Ansatz zur Fertigung individualisierter Massivumformwerkzeuge entwickelt. Diese neue Art von Werkzeugen soll aus einem Grundkörper bestehen, in den additiv gefertigte Einsätze integriert werden, die für kleine Stückzahlen bei geringen Kosten eine Variation der Bauteilgeometrie ermöglichen. Zu diesem Zweck muss ein neues Werkzeugkonzept entwickelt werden, das einen einfachen Austausch der Einsätze erlaubt und dennoch eine hohe Fertigungsgenauigkeit ermöglicht. Gleichzeitig muss die Prozessauslegung des Laserstrahlschmelzens weiterentwickelt werden, um additiv Einsätze aus geeigneten Materialien fertigen zu können, die den hohen Oberflächenanforderungen und mechanischen Lasten beim Umformprozess genügen. Die Auslegung des modularen Grundkörpers und der Einsätze erfolgt auf Basis von Finite Elemente Simulationen. Die austauschbaren Einsätze ermöglichen dabei einen Wechsel der Nebenformgeometrie. Hierzu werden Einsätze für den Stempel und Matrize gefertigt und durch Modellversuche validiert. Anhand dieser Versuchswerkzeuge wird eine Untersuchung der mit dem neuen Werkzeugkonzept erzielbaren Bauteileigenschaften durchgeführt werden. Hierbei ist die Maßhaltigkeit und Oberflächeneigenschaften der Bauteile im Verhältnis zu konventionellen Werkzeugsätzen zu beurteilen.

 

Prozesskette zur additiven Herstellung eines Umformwerkzeugs mittel selektivem Laserstrahlschmelzen

 

 

 

 

 

 

 

Prozesskette zur additiven Herstellung eines Umformwerkzeugs mittels Selektivem Laserstrahlschmelzen

 


Forschungsgruppen


Letztes Update: 22.07.2014