Beanspruchungsangepasste Bauteileigenschaften für Leichtbau und Hochleistungsanwendungen durch effiziente, optimierte Kaltumformprozesse

Herzlich willkommen auf der Homepage dieses vom
Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
geförderten Projekts.

Dieses Projekt wird im Rahmen des BMBF Rahmenkonzepts "Forschung für die Produktion von morgen" gefördert. Es ist im Rahmen der Ausschreibung "Gezielte Gestaltung von Produkteigenschaften mit effizienten Technologien" beantragt und bewilligt worden.

Die Projektpartner

Partner aus der Wirtschaft

ZF Sachs AG (Antragsteller)
Ernst-Sachs-Straße 62
97424 Schweinfurt
SSF-Verbindungsteile GmbH
Wetzlarer Straße 21
90427 Nürnberg
Wezel GmbH Kaltumform-Technik
Nürtinger Straße 53
72636 Frickenhausen

Forschungseinrichtung

Lehrstuhl für Fertigungstechnologie
Egerlandstraße 13
91058 Erlangen

Unterstützende Industrieverbände

Industrieverband Massivumformung e. V.
German Cold Forging Group

Die Zielsetzung

Ziel des Forschungsprojektes ist es, das hohe Potential der Kaltmassivumformung zur Herstellung beanspruchungsangepasster Hochleistungsbauteile, insbesondere bei Wechselbeanspruchung, durch im Hinblick auf die Produkteigenschaften optimierte Kaltmassivumformprozesse zu nutzen. Im Fokus steht dabei, konventionelle Prozessketten wie Schmieden, Härten und anschließende spanende Nachbearbeitung vollständig durch die äußerst energie- und ressourceneffiziente Fertigungstechnologie der Kaltumformung zu ersetzen und darüber hinaus eine Prozesskettenverkürzung zu erreichen. Im Vergleich zur spanenden Fertigung zeichnet sich die Kaltmassivumformung durch eine hohe Werkstoffausnutzung bis zu 100% aus. Die Vermeidung von Härtevorgängen erspart die äußerst energieintensive Erwärmung der Bauteile auf bis zu 1000°C. Gegenüber anderen Fertigungsverfahren zeichnet sich die Kaltmassivumformung weiterhin durch eine hohe Ausbringung aus, die bis mehrere hundert Teile pro Minute betragen kann, was sich wiederum in einer hohen Ressourceneffizienz von Energie für die Fertigungsanlage bis hin zu Gebäude- und Flächenbedarf auswirkt.

Im Rahmen des Projekts wird die Beeinflussung der Werkstoff- und Bauteileigenschaften in Abhängigkeit der Auslegung der Kaltmassivumformprozesse detailliert untersucht sowie modelliert. Hierzu werden sowohl exemplarische Modellprozesse am Forschungsinstitut als auch industrielle Fertigungsprozesse betrachtet und optimiert. Die Zusammensetzung der Industriepartner ist dabei in hohem Maße repräsentativ für die Kaltumformindustrie in Deutschland. So werden im Rahmen des Projektes Bauteile aus der der Fahrzeugindustrie (ZF Sachs AG), der Schraubenindustrie (SSF Verbindungsteile GmbH) und dem Geräte- und Anlagenbau (Wezel GmbH Kaltumformtechnik) konkret betrachtet und analysiert. Die allgemeingültigen Ergebnisse werden u.a. über die German Cold Forging Group (GCFG), welche die Unternehmen und Forschungseinrichtungen der Branche nahezu vollständig zusammenfasst, zur Verfügung gestellt.

Im Projekt werden die resultierenden, fertigungsbeeinflussten Bauteileigenschaften umfassend charakterisiert und bewertet. Dies sind die Kaltverfestigung des Werkstoffs bei der Kaltumformung, die Gefügestruktur und der Faserverlauf des Werkstoffs, die Eigenspannungen und die Oberflächengüte. Diese Eigenschaften beeinflussen maßgeblich die Beanspruchbarkeit der Bauteile, die in Grundlagentests und Prüfstandsversuchen ebenfalls bestimmt wird. Die Ergebnisse werden ganzheitlich in ein wissensbasiertes System überführt, welches die Zusammenhänge zwischen Fertigungsparametern und Bauteileigenschaften bzw. -beanspruchbarkeit darstellt und in Kombination mit der FE-Simulation der Umformung der computerunterstützten Optimierung zugänglich macht. Die Art und die Komplexität der im Projekt gebundenen Zusammenhänge einschließlich der auftretenden Wechselwirkungen, legen die mathematischen Modelle und die Software (Anwendungssoftware oder individuelle Programmierung) fest, die für den Aufbau des wissensbasierten Systems erforderlich sind. Mit dem System werden abschließend die Modellprozesse und industriellen Bauteile optimiert.

Weitere Informationen zum aktuellen Projektstatus finden Sie hier.
Bei Fragen zum Projekt kontaktieren Sie bitte Dipl.-Ing. Andrea Reiß

Eine Übersicht weiterer Projekte des Projektträgers finden sie hier: