TR73

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Werkzeuge (Förderperiode 2)



Letztes Update: 23.01.2017


Der Arbeitskreis Werkzeuge befasst sich mit den Eigenschaften und der konstruktiven Auslegung der Umformwerkzeuge im SFB/TR 73. Durch die enge Zusammenarbeit aller Projektbereiche wird zum einen eine funktionsgerechte Umsetzung der neu entwickelten Verfahren zur Werkzeugherstellung sichergestellt, zum anderen können neue Produktionstechnologien in der Blechmassivumformung mit speziell hergestellten Werkzeugen schnell umgesetzt und erprobt werden. Ein Schwerpunkt des Arbeitskreises ist die Umsetzung und Erprobung von angepassten Werkzeugoberflächen zur Beeinflussung der Reibung während des Umformprozesses (Tailored Surfaces).

Konkret werden mit einem im Rahmen des Arbeitskreises entwickelten Erprobungswerkzeug Umformversuche mit einer Universalprüfmaschine durchgeführt (Bild 1). Durch die modulare Bauweise des Werkzeugs ist eine schnelle Erprobung von z. B. Oberflächenstrukturierungen oder Beschichtungsverfahren und deren Einfluss auf die tribologischen Eigenschaften und damit auf die Formfüllung möglich.

 

Bild 1: Erprobungswerkzeug für Umformverfahren a) Gesamtansicht, b) Matrize

Zur systematischen Bewertung der tribologischen Eigenschaften von Werkzeugoberflächen wurde eine an die Blechmassivumformung angepasste Version des Ringstauchversuches entwickelt (Bild 2), mit dem Tailored Surfaces unter reproduzierbaren Bedingungen untersucht werden können. Ein Hauptunterschied zum konventionellen Ringstauchversuch ist die Form der Probe, deren Maße auf eine gute Sensitivität des Versuches und auf eine einfache Fertigung hin optimiert sind.

Um standortunabhängig vergleichbare Versuche durchführen zu können, stehen die Werkzeuge in jeweils einer Ausführung an allen drei Standorten des SFB/TR73 zur Verfügung und können mit den an den Standorten verfügbaren Universalprüfmaschinen eingesetzt werden.

Bild 2: Versuchswerkzeug für einen an die Bedingungen der BMU angepassten Ringstauchversuch zur Untersuchung der tribologischen Eigenschaften von Tailored Surfaces auf Werkzeugoberflächen

 

Neben der Ermittlung der tribologsichen Eigenschaften, wurden Untersuchungen zum Verschleißvehalten der jeweiligen Oberflächenstrukturen und Beschichtungen durchgeführt. In ersten Versuchen wurden das Verschließverhalten unterschiedlicher Oberflächenstrukturen und Beschichtungen auf einer Schnellläuferpresse untersucht. Dabei wurde jede der Versuchsoberflächen mit bis zu 1000 Hub, 1mm tief in DC04 Blech gedrückt und in regelmäßigen Abständen vermessen. Nach 200 Umformversuchen ließ sich bei den getesteten Oberflächenstruktutren eine leichte Einglättung  erkennen, welche jedoch bei den nachfolgenden Versuchen stationär bleibt (Bild 3). 

 

 

Verschleißverhalten

Bild 3: Konfokale Oberflächenmessung und Profilschnitte nach unterschiedlichen Hubzahlen.


In der nächsten Projektphase ist im Arbeitskreis Werkzeuge die Entwicklung eines standortübergreifenden und auf die Blechmassivumformung angepassten Verschleißprüfstands geplant.

 

 




Projekte


Beteiligte Personen

Arbeitskreisleiter

Mitglieder


Veröffentlichungen

    2016

    • Gröbel, D.; Schulte, R.; Hildenbrand, P.; Lechner, M.; Engel, U.; Sieczkarek, P.; Wernicke, S.; Tekkaya, A.; Behrens, B.; Hübner, S.; Vucetic, M.; Koch, S.; Merklein, M.: Manufacturing of functional elements by sheet-bulk metal forming processes. In: Production Engineering, 10(2016)1, S. 63-80
    • Kersting, P.; Gröbel, D.; Merklein, M.; Sieczkarek, P.; Wernicke, S.; Tekkaya, A.; Krebs, E.; Freiburg, D.; Biermann, D.; Weikert, T.; Tremmel, S.; Stangier, D.; Tillmann, W.; Matthias, S.; Reithmeier, E.; Löffler, M.; Beyer, F.; Willner, K.: Experimental and numcerial analysis of tribological effective surfaces for forming tools in Sheet-Bulk Metal Forming. In: Production Engineering, 10(2016)1, Springer, S. 37-50
    • Beyer, F.; Löffler, M.; Willner, K.; Engel, U.; Merklein, M.: Enhancement of a Constitutive Friction Law by Considering Plastic Smoothing of Rough Surfaces in Dependency on the Bulk Stresses. In: Tribology in Industry, 38(2016)2, S. 163-175

    2015

    • Kersting, P.; Krebs, E.; Odendahl, S.; Simone Carmignato; Filippo Zanini; Tobias Siebrecht: Analysing machining errors resulting from a micromilling process using CT measurement and process simulation. In: 4M/ICOMM15 Annoni, A.; Fassi, I.; Wiens, G.J; Dimov, S. (Hrsg.) (Hrsg.): Proceedings of the 4M/ICOMM2015 Conference, (2015), S. 137-140
    • Löffler, M.; Gröbel, D.; Andreas, K.; Engel, U.; Merklein, M.: Analysis of Effectivness of Locally Adapted Tribological Conditions for Improving Product Quality in Sheet-Bulk Metal Forming. In: Applied Mechnics and Materials, 794(2015), S. 81-88
    • Freiburg, D.; Biermann, D.; Hense, R.; Tillmann, W.; Stangier, D.: Influence of Surface Modifications on Friction, Using High-Feed Milling and Wear Resistant PVD-Coating for Sheet-Metal Forming Tools. In: Key Engineering Materials, 639(2015), S. 275-282
    • Hense, R.; Kersting, P.; Vierzigmann, U.; Löffler, M.; Biermann, D.; Merklein, M.; Wels, C.: High-Feed Milling of Tailored Surfaces for Sheet-Bulk Metal Forming Tools. In: Production Engineering, 9(2015)2, S. 215-223
    • Landkammer, P.; Loderer, A.; Krebs, E.; Söhngen, B.; Steinmann, P.; Hausotte, T.; Kersting, P.; Biermann, D.; Willner, K.: Experimental verification of a benchmark forming simulation. In: Key Engineering Materials, 639(2015), S. 251-258
    • Lucas, H.; Denkena, B.; Grove, T.; Krebs, E.; Kersting, P.; Freiburg, D.; Biermann, D.: Analysis of Residual Stress States of Structured Surfaces Manufactured by High-Feed and Micromilling. In: HTM Journal of Heat Treatment and Materials, 70(2015)4, S. 183-189
    • Freiburg, D.; Hense, R.; Biermann, D.; Kersting, P.: Determination of Force Parameters for Milling Simulations by Combining Optimization and Simulation Techniques. In: J. Manuf. Sci. Eng., 138(2015)4, S. 6

    2014

    • Loderer, A.; Hausotte, T.; Steinmann, P.; Merklein, M.; Landkammer, P.; Schneider, T.; Hildenbrand, P.: Development of a feature adapted measurement evaluation strategy. In: PTB open access repository (Hrsg.): MacroScale 2014 - Recent developments in traceable dimensional measurements, 10.7795/810.20150325P, (2014), Wien, S. 1-13
    • Schneider, T.; Vierzigmann, U.; Merklein, M.: Analysis of Varying Properties of Semi-finished Products in Sheet-bulk Metal Forming of Functional Components. In: J. W. Yoon, T. B. Stoughton, B. Rolfe, J. H. Beynon, P. Hodgson (Hrsg.): NUMISHEET 2014: The 9th International Conference and Workshop on Numerical Simulation of 3D Sheet Metal Forming Processes, (2014), S. 930-933
    • Gröbel, D.; Koch, J.; Vierzigmann, U.; Engel, U.; Merklein, M.: Investigations and approaches on material flow of non-uniform arranged cavities in sheet bulk metal forming processes. In: Procedia Engineering, 81(2014), S. 401-406
    • Kersting, P.; Krebs, E.; Baumann, J.; Joliet, R.; Odendahl, S.; Rausch, S.; Schweinoch, M.; Siebrecht, T.: Potentiale geometrisch-physikalischer Prozesssimulationen zur Modellierung und Optimierung spanender Fertigungsverfahren. In: Begleitband zum Fertigungstechnischen Kolloquium Magdeburg – Moderne Fertigungstechnologien zur Steigerung von Leistung, Qualität und Effizienz, (2014), S. 4: 1 - 12

    2013

    • Hense, R.: Using Chatter Vibrations in Milling to Create Tribo-Functional Surfaces for Sheet-Bulk Metal Forming Tools. In: Advanced Materials Research, 769(2013), S. 263-270
    • Salfeld, V.; Krimm, R.; Hübner, S.; Vucetic, M.: Sheet-Bulk Metal Forming of Symmetric and Asymmetric Parts. In: Advanced Materials Research, 769(2013), Switzerland: Trans Tech Publication, S. 229-236
    • Vierzigmann, U.; Schneider, T.; Koch, J.; Merklein, M.; Engel, U.; Hense, R.; Biermann, D.; Krebs, E.; Kersting, P.; Lucas, H.; Denkena, B.; Herper, J.; Tillmann, W.; Stangier, D.: Untersuchungen von Tailored Surfaces für die Blechmassivumformung mittels angepasstem Ringstauchversuch. In: Merklein, M.; Behrens, B. A., Tekkaya, A. E. (Hrsg.): 2. Workshop Blechmassivumformung, (2013), Bamberg: Meisenbach, S. 137-162
    • Kersting, P.; Odendahl, S.: Higher Efficiency Modeling of Surface Location Errors by Using a Multi-scale Milling Simulation 9(2013), Procedia CIRP, S. 18-22
    • Biermann, D.; Krebs, E.; Steiner M.: Investigation of Different Hard Coatings for Micromilling of Austenitic Stainless Steel. In: Procedia CIRP, 7(2013), S. 246-251
    • Krebs, E.: Mikrofräsen von funktionalen Oberflächenstrukturen in hochharten Arbeitsstählen. In: Biermann, D. (Hrsg.) (Hrsg.): Begleitband zum Fachgespräch zwischen Industrie und Hochschule „Zerspanen im modernen Produktionsprozess“, (2013), S. 189-199

    Vorträge

      2016

      • 08.03.2016: Krebs, E.; Biermann, D.: Aktuelle Entwicklungen um Zerspanprozesse auf Hochleistungswerkstoffe einzustellen, Nürtingen

      2014

      • 24.06.2014: Biermann, D.; Krebs, E.; Kersting, P.: Laserunterstütztes Mikrotiefbohren und Mikrofräsen zur Strukturierung von Oberflächen, 11. MST-Regionalkonferenz Dortmund
      • 15.07.2014: Kersting, P.: Simulating Machining Processes Using Geometrical and Physically Based Models, CIRP RA Workshop, Gjovik, Norwegen
      • 28.08.2014: Kersting, P.: Separation of Process and Machine Influences in Micro Milling – Experiments, Simulation and Metrology, CIRP General Meeting, CWG on Micro-Production Engineering, Nantes, Frankreich

      2013

      • 24.07.2013: Hense, R.: Erzeugung tribologisch wirksamer Oberflächen für Umformwerkzeuge der Blechmassivumformung durch regenerative Werkzeugschwingungen beim Fräsen, Erlangen
      • 11.09.2013: Krebs, E.: Mikrofräsen funktionaler Oberflächenstrukturen in hochharten Arbeitsstählen, Dortmund
      • 13.11.2013: Koch, J.: Untersuchung von Tailored Surfaces für die Blechmassivumformung mittels angepasstem Ringstauchversuch, Erlangen
      • 13.11.2013: Breitsprecher, T.: Vortrag bearbeiten: Sensitivitätsanalyse der tribologischen Eigenschaften gefräster Oberflächenstrukturen bei der Blechmassivumformung, Erlangen