TR73

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B3 - Oberflächenstrukturen (Förderperiode 2)



Erzeugung definierter Oberflächenstrukturen durch simulationsbasierte Prozess- und Werkzeugauslegung für das Fräsen von Freiformflächen

Projektstatus: abgeschlossen

Letztes Update: 23.01.2017



Mitglieder


 

Gegenstand dieses Projektes ist es, Bearbeitungsmethoden für die Strukturierung von Umformwerkzeugen zu entwickeln. Die gefrästen Oberflächen sollen als endgültige Funktionsflächen des Umformwerkzeuges dienen und müssen deshalb in schon vergüteten Halbzeugen ausgeführt werden. Ausgehend von den Ergebnissen der ersten Phase des Teilprojektes, in der simulativ und experimentell der Zusammenhang zwischen Prozessparametern und den Eigenschaften erzeugter Strukturen erforscht wurde, rücken nun Aspekte der Fertigung realer Umformwerkzeuge in den Vordergrund der Untersuchungen.

Vergleich Simulation

Abbildung 1: Vergleich von gemessenen mit simulierten Hochvorschubstrukturen, .

 

Als Verfahren für die Strukturierung werden das Fräsen mit regenerativen Werkzeugschwingungen und das Fräsen mit Hochvorschubfräsern untersucht. So können Strukturen erzeugt werden, die die Reibung bei der Umformung entweder vermindern oder erhöhen. Für die Bestimmung der tribologischen Eigenschaften einer Struktur wird der im Arbeitskreis Werkzeuge eigens für den SFB/TR 73 angepasste Ringstauchversuch eingesetzt.

 Unbenannt

Abbildung 2: Für die Strukturierung eingesetzte Werkzeuge und strukturierte Probe.

Zusätzlich zu den genannten Verfahren wird das Strukturieren mittels Elektrochemischem Abtragen untersucht, bei dem Elektroden strukturiert werden und das Negativ dieser Strukturen auf das Umformwerkzeug übertragen wird. So wird die Palette möglicher Strukturen erweitert, zudem werden keinerlei Eigenspannungen in die Oberfläche des Werkzeugs eingebracht, was die Standzeit erhöht.

PEM Prozess deutsch

Abbildung 3: a) PEM Prozess, b) Schematischer Aufbau des PEM-Werkzeugs, c) Abformgenauigkeit und tribologische Untersuchung

 


Arbeitskreise


Veröffentlichungen

    2016

    • 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
    • Tillmann, W.; Stangier, D.; Laemmerhirt, I.-A.; Biermann, D.; Freiburg, D.: Investigation of the tribological properties of high-feed milled structures and Cr-based hard PVD-coatings. In: Vacuum, 131(2016), S. 5-13
    • Löffler, M.; Engel, U.; Schulte, R.; Gröbel, D.; Krebs, E.; Freiburg, D.; Biermann, D.; Stangier, D.; Tillmann, W.; Weikert, T.; Wartzack, S.; Tremmel, S.; Lucas, H.; Denkena, B.; Merklein, M.: Tribological measures for controlling material flow in sheet-bulk metal forming. In: Production Engineering, 10(2016), S. 459-470

    2015

    • 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
    • Löffler, M.; Freiburg, D.; Gröbel, D.; Loderer, A.; Matthias, S.; Stangier, D.; Weikert, T.: Untersuchung von Tailored Surfaces hinsichtlich ihres tribologischen Einflusses auf Prozesse der Blechmassivumformung. In: Tekkaya, A. E.; Liewald, M.; Merklein, M.; Behrens, B.-A (Hrsg.): Tagungsband zum 18. Workshop Simulation in der Umformtechnik & 3. Industriekolloquium Blechmassivumformung 2015 - DFG Transregio 73, (2015), Aachen: Shaker Verlag, S. 131-146
    • Freiburg, D.; Kersting, P.; Biermann, D.: Simulation and Structuring of Complex Surface Areas using High Feed Milling. In: 8th Iinternatinal Conference and Exhibition on Design and Production of Machines and Dies/Molds, 8(2015), Kusadasi, Aydin, TURKEY, S. 93-98
    • 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

    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
    • 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
    • Breitsprecher, T.; Hense, R.; Beyer, F.; Biermann, D.; Wartzack, S.; Willner, K.: Sensitivitätsanalyse der tribologischen Eigenschaften gefräster Oberflächenstrukturen bei der Blechmassivumformung. In: Merklein, M.; Behrens, B. A., Tekkaya, A. E. (Hrsg.): 2. Workshop Blechmassivumformung, (2013), Bamberg: Meisenbach, S. 121-136

    Vorträge

      2016

      • 17.04.2016: Freiburg, D.: Oberflächenstrukturen in der Spanenden Fertigung, DGM Seminar, Dortmund

      2015

      • 17.03.2015: Biermann, D.; Freiburg, 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, Erlangen, Germany
      • 19.06.2015: Freiburg, D.: Simulation and Structuring of Complex Surface Areas using High Feed Milling, Kusdsadasi, Aydin, Turkey

      2013

      • 24.07.2013: Hense, R.: Erzeugung tribologisch wirksamer Oberflächen für Umformwerkzeuge der Blechmassivumformung durch regenerative Werkzeugschwingungen beim Fräsen, Erlangen
      • 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