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KAMASS — Hochleistungsbauteile durch effizientes Kaltumformen

Verbundprojektkoordinator
  • ZF Sachs AG, Schweinfurt
    Dr. Ralf Völkl
    09721 98-8101
    09721 9892-563813
Projektpartner
  • SSF-Verbindungsteile GmbH, Nürnberg
  • Universität Erlangen-Nürnberg, Lehrstuhl für Fertigungstechnologie (LFT), Erlangen
  • Wezel GmbH, Frickenhausen
Projektwebsite
www.kamass.de

Energieverbrauch kalt erwischt… mit anspruchsvollen Verfahren zur Herstellung von leistungsfähigen Bauteilen.

Die Kaltumformung einbaufertiger Bauteile ist eine energiesparende Alternative zu herkömmlichen Herstellungsmethoden. Konventionelle Prozessketten wie Schmieden, Härten und anschließende spanende Nachbearbeitung sollen im Rahmen des Projekts KAMASS vollständig durch die Kaltumformung ersetzt werden. Die energieintensive Erwärmung der Bauteile beim Schmieden und Härten auf bis zu 1.000 Grad Celsius ist damit nicht mehr notwendig. Bei Ausbringungsraten von bis zu über hundert Teilen pro Minute liegt die Materialausnutzung bei bis zu 100 Prozent und damit viel höher als bei der spanenden Fertigung. Die Kaltumformung ist insbesondere für die Herstellung von Hochleistungsbauteilen, beispielsweise im Antriebsstrang, Getriebe- und Fahrwerkbereich, von Interesse, da die Umformung zur Verfestigung des Werkstoffs führt. Zusätzlich wirken sich der nicht unterbrochene Faserverlauf, Druckeigenspannungen sowie die riefenfreie Oberfläche positiv auf die Belastbarkeit kaltumgeformter Bauteile aus. Im Projekt wird deshalb die Beeinflussung dieser Werkstoff- und Bauteileigenschaften in Abhängigkeit der Prozessauslegung untersucht und modelliert, so dass sie bereits im Herstellungsprozess aktiv optimiert werden können. Von den Ergebnissen können alle Unternehmen, die sich mit dem Leichtbau und hoch beanspruchten Bauteilen beschäftigen, profitieren.

Lösungen

  • Optimierung der Eigenschaften kaltumgeformter Bauteile – Verfestigung durch Kaltumformung beim Vorwärts-Vollfließpressen

    Ziel des Projektes ist es, das hohe Potential der Kaltmassivumformung zur Herstellung beanspruchungsangepasster Bauteile, deren Produkteigenschaften für ihren Anwendungsfall optimiert sind, zu nutzen. Im Rahmen dieses Projekts wird die Beeinflussung der Werkstoff- und Bauteileigenschaften in Abhängigkeit der Auslegung der Kaltmassivumformprozesse detailliert modelliert und untersucht. Im Rahmen von Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass mittels Veränderungen der Form-Geometrie beim Vorwärts-Vollfließpressen die effektive Beanspruchung festgelegt werden kann. Dazu wurde der Einfluss der Produktionsparameter Verformungsverhältnis, Matrizenöffnungswinkel und Schulterradius in Bezug auf die Beanspruchungsverteilung im Bauteil simuliert.

    Dr. Ralf Völkl, ZF Sachs AG, Tel. 09721 98-8101, ralf.voelkl@zf.com; Andrea Reiß, Universität Erlangen-Nürnberg, Lehrstuhl für Fertigungstechnologie (LFT), Tel. 09131 85-25485, a.reiss@lft.uni-erlangen.de
    Merklein, M.; Ndzomssi Zébazé, F.; Engel, U.: Investigation of the Influence of Tool Geometry on Effective Strain Distribution in Full Forward Extrusion. In: Menary, G. (Hrsg.): The 14th International ESAFORM Conference on Material Forming, 1353(2011), AIP Conference Proceedings, S. 419-42
  • Optimierung der Eigenschaften kaltumgeformter Bauteile

    Ziel des Projektes ist es, das hohe Potential der äußerst energie- und ressourceneffizienten Fertigungstechnologie der Kaltmassivumformung zur Herstellung beanspruchungsangepasster Bauteile, deren Produkteigenschaften für ihren Anwendungsfall optimiert sind, zu nutzen. Im Rahmen dieses Projekts wird die Beeinflussung der Werkstoff- und Bauteileigenschaften in Abhängigkeit der
    Auslegung der Kaltmassivumformprozesse detailliert modelliert und untersucht. Hierzu werden die resultierenden, fertigungsbeeinflussten Bauteileigenschaften umfassend charakterisiert und bewertet. Dies sind die Verfestigung durch die Kaltumformung, die Gefügestruktur und der Faserverlauf des Werkstoffs, die Eigenspannungen und die Oberflächengüte. Diese Eigenschaften beeinflussen maßgeblich die Belastbarkeit der Bauteile, die in Prüfstandsversuchen ebenfalls untersucht wird. Die Ergebnisse können von Unternehmen, die sich mit den Themen Leichtbau und hochbeanspruchte Bauteile beschäftigten, genutzt werden.

    Dr. Ralf Völkl, ZF Sachs AG, Tel. 09721 98-8101, ralf.voelkl@zf.com; Andrea Reiß, Universität Erlangen-Nürnberg, Lehrstuhl für Fertigungstechnologie (LFT), Tel. 09131 85-25485, a.reiss@lft.uni-erlangen.de
    Beanspruchungsangepasste Bauteileigenschaften für Leichtbau und Hochleistungsanwendungen durch effiziente, optimierte Kaltumformprozesse