Forschung
Beendete Projekte

Beendete Forschungsprojekte des Instituts Umformtechnik und Umformmaschinen

Blechumformung

  • Lokale Werkstoffbeeinflussung beim Formhärten zur Verbesserung der Fügbarkeit von Bauteilen aus 22MnB5
    Das Forschungsziel bestand darin, die Fügbarkeit von formgehärteten Bauteilen aus 22MnB5 durch die gezielte Einbringung von lokalen Ausdünnungen und der Bildung von deformationsinduziertem Ferrit (DIF) zu erweitern. Hierfür wurde zu Beginn des Projekts, zur Ermittlung des Prozessfensters für die Bildung von DIF, der Einfluss der Umformtemperatur, des Umformgrads und der Abkühlgeschwindigkeit auf die Mikrostruktur von 22MnB5 an einem Umformdilatometer untersucht. Im Anschluss an diese Versuche wurden metallographische Analysen sowie Mikrohärtemessungen durchgeführt. Die Ergebnisse der Dilatometerversuche haben gezeigt, dass der Umformgrad die DIF-Bildung von 22MnB5 positiv beeinflusst. Mit steigendem Umformgrad konnte ein höherer DIF-Anteil ermittelt werden. Jedoch ist hier zu erwähnen, dass die ermittelten Ergebnisse am Umformdilatometer durch eine reine isotherme Umformung entstanden, welche in industriellen Anwendungen mit herkömmlichen Pressen nicht realisierbar sind. Die Versuche haben ebenfalls gezeigt, dass die Entstehung von DIF zwischen einer Umformtemperatur von 600 °C und 750 °C stattfindet. Dadurch werden Bereiche im Bauteil, welche keine Umformung erfahren maximal gehärtet, während die umgeformten (geprägten) Bereiche eine Härtereduzierung aufweisen.
    Jahr: 2018
    Förderung: IGF-Vorhaben: 19797 BG
  • Methode zur modellgetriebenen Konstruktion von Tiefziehwerkzeugen
    Verbesserung der Produktentwicklungsprozesse von komplexen technischen bzw. mechatronischen Systemen durch die Entwicklung der Methodik namens Model-Based Systems Engineering (MBSE).
    Jahr: 2014
    Förderung: DFG

Massivumformung

  • Eigenschaftsoptimierung und -identifikation geschmiedeter Strukturen durch direktes Nachformen aus der Schmiedewärme in unterschiedlichen Temperaturbereichen durch Beeinflussung der Mikrostruktur bei Vergütungsstählen
    Ziel des Forschungsprojektes ist es, gezielt Einfluss auf die Mikrostruktur von geschmiedeten Bauteilen zu nehmen und diesen Einfluss in Form von Materialkennwerten zu quantifizieren. Es wird ein hochgradig feinkörniges Gefüge eingestellt und in Kerbschlagbiege- und Zugversuchen sowie metallografischen Schliffbildern untersucht.
    Jahr: 2018
    Förderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 359921546
  • Verbundschmieden hybrider Pulver-Massiv-Bauteile aus Stahl und Aluminium
    Im Fokus der Untersuchungen steht die Verfahrenskombination Pulvermetallurgie und Verbundschmieden. Durch den Einsatz pulvermetallurgischer Verfahren werden Aluminiumkerne in einer definierten Legierungskonfiguration gefertigt, mit einem Stahlhalbzeug verbundgeschmiedet und Hybridbauteile mit einem lokalen Eigenschaftsprofil hergestellt. Abschließend erfolgt in metallografischen und mechanischen Untersuchungen die Evaluation der Demonstratoren und Ableitung genauer Verfahrensgrenzen.
    Jahr: 2017
    Förderung: Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 310650453
  • Erhöhung der Verschleißbeständigkeit von Schmiedewerkzeugen durch Einsatz eines intelligenten Warmarbeitsstahls in Kombination mit einer werkstoffspezifisch angepassten Nitrierbehandlung
    In dem Forschungsvorhaben wird das Ziel verfolgt, die Verschleißbeständigkeit von Schmiedewerkzeugen durch Verwendung eines intelligenten Warmarbeitsstahls in Kombination mit einer werkstoffspezifisch angepassten Nitrierbehandlung zu erhöhen.
    Jahr: 2017
    Förderung: Forschungsvereinigung Stahlanwendung e. V. (FOSTA) Industrielle Gemeinschaftsforschung (IGF) – 19602 N
  • Untersuchung zum Einsatz von metallhaltigen DLC-Schichtsystemen als Verschleißschutzmaßnahme für Schmiedegesenke
    Im Bereich der Warmmassivumformung stellen die verschleißbedingten Werkzeugkosten eine Schlüsselposition für eine wirtschaftliche Fertigung dar. Aufgrund des im Vergleich zu anderen Fertigungsverfahren komplexen Belastungskollektivs von Werkzeugen der Warmmassivumformung resultiert in der Regel ein schnell einsetzender Verschleiß. Zur Verschleißreduzierung in der Kalt- und Halbwarmumformung werden amorphe Kohlenwasserstoff-Beschichtungssysteme (DLC-Schichten) eingesetzt, die jedoch den hohen thermischen Wechselbelastungen in der Warmmassivumformung nicht standhalten. In diesem Projekt werden mit verschiedenen Legierungselementen dotierte DLC-Schichten grundlegend charakterisiert und auf ihr Einsatzverhalten in der Warmmassivumformung untersucht.
    Jahr: 2017
    Förderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 283898001
  • Anwendung von Plasmaborierverfahren zur Steigerung der Belastbarkeit von Schmiedegesenken
    Schmiedegesenke (Umformwerkzeuge) unterliegen hohen mechanischen, thermischen und tribologischen Wechselbelastungen, die zum Verschleiß der Gravuroberflächen und somit zum Werkzeugausfall führen. Zur Steigerung der Werkzeugstandmenge wird bereits seit Jahren an unterschiedlichen Beschichtungs- und Diffusionsverfahren geforscht. Ein innovatives Verfahren zur Einstellung harter und thermisch hochstabiler Werkzeugrandbereiche stellt das Plasmaborieren dar.
    Jahr: 2017
    Förderung: Forschungsgemeinschaft Werkzeuge und Werkstoffe e.V. (FGW) Industrielle Gemeinschaftsforschung (IGF) – 19553 N
  • Angepasste Randschichtmodifikation zur Reduzierung des thermoschockbedingten Verschleißes bei Schmiedegesenken
    Im Rahmen dieses Projektes soll der Einfluss einer gezielten und isolierten Thermoschockbelastung auf das Verschleißverhalten von Schmiedegesenken ermittelt werden. Ziel ist es, aus diesen Erkenntnissen verschleißmindernde Oberflächenbehandlungen, mit besonderer Beachtung der Thermoschockbeständigkeit, abzuleiten.
    Jahr: 2017
    Förderung: Forschungsgemeinschaft Werkzeuge und Werkstoffe e.V. (FGW) Industrielle Gemeinschaftsforschung (IGF) – 19302 N
  • FE-gestützte Entwicklung hochverschleißfester Warmarbeitswerkzeuge durch eine Legierungsmodifikation in Kombination mit einer prozess- und werkstoffseitig angepassten Nitrierschicht
    Werkzeuge der Warmmassivumformung werden hoch thermisch beansprucht. Der thermischen Werkzeugbelastung wird mittels Kühlschmierstoffen entgegengewirkt. Bei ausreichend hohen Abkühlgeschwindigkeiten entsteht in der Randschicht ein martensitisches Gefüge, das eine höhere Härte als der Grundwerkstoff aufweist und den Werkzeugverschleiß verringert. Der Werkstoff 1.2365 wird mit Mangan modifiziert, um die Randschichtneuhärtung zu begünstigen und den Einfluss verschiedener Nitrierungen zu analysieren.
    Jahr: 2017
    Förderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) – Projektnummer 260050454
  • Steigerung der Lebensdauer nitrierter Schmiedegesenke durch Realisierung duktiler Oberflächenbereiche zur Verbesserung der Rissbeständigkeit
    Zur Reduzierung des Verschleißes an Schmiedegesenken haben sich Verfahren der Randschichtmodifizierung etabliert, wie beispielsweise das Nitrieren. Aus der erhöhten Randschichthärte resultiert eine Verringerung der Duktilität, sodass nitrierte Schmiedegesenke eine erhöhte Risssensitivität aufweisen. In diesem Forschungsvorhaben werden strukturierte Plasmanitrierungen auf die Werkzeugoberfläche appliziert, um eine verschleiß- und rissbeständige Werkzeugrandschicht zu realisieren.
    Jahr: 2017
    Förderung: Forschungsgemeinschaft Werkzeuge und Werkstoffe e.V. (FGW) Industrielle Gemeinschaftsforschung (IGF) – 19529 N
  • Entwicklung einer geometriebasierten Methode zur Kompensation von prozessbedingten Maßabweichungen bei Massivumformteilen
    Die Entwicklung von Werkzeugen der Massivumformung zur Herstellung von hochbeanspruchten Stahlbauteilen erfordert einen iterativen Anpassungsprozess und häufig eine große Anzahl an Versuchswerkzeugen bzw. Werkzeugüberarbeitungen, wodurch hohe Kosten entstehen. Im Rahmen der Untersuchung soll eine prozessbegleitende Kompensationsstrategie zur Reduzierung von Maßabweichungen bei massivumgeformten Bauteilen entwickelt werden.
    Jahr: 2017
    Förderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) – Projektnummer 334525444
  • Warmmassivumformung von partiell partikelverstärkten Sinterbauteilen
    Innerhalb des Forschungsprojektes werden das Umformverhalten sowie die mechanischen Werkstoffeigenschaften von partiell partikelverstärkten Halbzeugen grundlegend untersucht. Hierzu werden rotationssymmetrische Halbzeuge mit einer konzentrischen Schichtanordnung aus Aluminium und einem MMC (Aluminiumpulver + keramische Partikel) hergestellt. Diese werden anschließend gesintert, umgeformt und untersucht
    Jahr: 2016
    Förderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 283970253
  • Herstellung komplexer Geometrien aus partikelverstärkten Stahlwerkstoffen durch Pulverpressen mit anschließendem Thixoschmieden
    Innerhalb des Forschungsprojektes werden zwei komplexe Bauteilgeometrien mittels Thixoschmieden hergestellt. Hierbei sollen die prozessspezifischen Vorteile der Pulvermetallurgie gezielt ausgenutzt werden, indem pulvermetallurgische Halbzeuge mit partieller Partikelverstärkung gefertigt werden. Auf diese Weise können komplexe Bauteile mit lokal angepassten Materialeigenschaften in einem Umformschritt hergestellt werden, die dem Beanspruchungsprofil im Betrieb besser entsprechen.
    Jahr: 2015
    Förderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 147785650

Materialcharakterisierung und Simulation

  • Experimentelle sowie numerische Modellierung und Analyse mikrostruktureller Eigenspannungen von warmmassivumgeformten Bauteilen mit gezielter Abkühlung
    Die Herausforderung dieses spannenden Projektes liegt in der Simulation der komplexen physikalischen Vorgänge in warmumgeformten Bauteilen vor- während und nach der Umformung. Dabei muss eine Vielzahl an Prozessparametern und Zustandsdaten berücksichtigt werden, denn sowohl mechanische als auch thermische und metallurgische Größen beeinflussen den aus dem Prozess resultierenden Eigenspannungszustand. Ziel des Projektes ist die gezielte Einstellung sowie prozesstechnische Ausnutzung der Eigenspannungen für verbesserte Performance im Produktlebenszyklus.
    Jahr: 2017
    Förderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 374871564
  • Verbesserte FE-Simulation des temperierten Tiefziehens von Magnesiumblechwerkstoffen durch eine realitätsnahe Modellierung ihres Formänderungsvermögens unter prozessrelevanten Bedingungen
    Magnesiumlegierungen bieten ein hohes Leichtbaupotential. Zur Erhöhung der Genauigkeit der numerischen Prozessauslegung soll in dem Vorhaben zum einen das spezifische temperaturabhängige Materialverhalten einer Magnesiumblechlegierung charakterisiert und modelliert werden. Des Weiteren ist es vorgesehen das Versagensverhalten mit Hilfe eines geeigneten spannungsbasierten Versagensmodells zu beschreiben, um mögliche Versagenszustände von Tiefziehbauteilen außerhalb des Gültigkeitsbereichs einer Grenzformänderungskurve (FLC) vorhersagen zu können.
    Jahr: 2016
    Förderung: DFG 44192561
  • FE-basierte Material und Topologieoptimierung der Bremshalterstruktur
    Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurde eine Erhöhung der Leistungsfähigkeit bei gleichzeitig verringerten Life-Cycle-Kosten für ein zuverlässiges und leistungsfähiges Bremssystem angestrebt. Hierbei lag der Fokus auf einer Gewichtsoptimierung sowie einer Erhöhung der thermisch-mechanischen Belastbarkeit. Das Ziel des Teilprojekts des IFUM war die Topologieoptimierung der Bremshalterstruktur. Hierbei wurde eine genauere Konzipierung, Konstruktion und Fertigung des Bauteils erreicht worden, die zu einer Reduzierung der Produktions- sowie Bearbeitungskosten, des Gewichts, der personellen, materiellen und finanziellen Ressourcen zur Folge hat.
    Jahr: 2015
    Förderung: ZIM ZF 4127701LL5

Umformmaschinen

  • Schnittflächenqualität von schergeschnittenen Metall-Kunststoff-Verbundblechen
    Metall-Kunststoff-Verbunde (MKV) sind eine innovative Werkstoffklasse mittels derer insbesondere im Bereich des Kraft- und Schienenfahrzeugbaus eine signifikante Gewichtseinsparung erzielt werden kann. Das Scherschneiden als trennendes Fertigungsverfahren ermöglicht eine hohe Ausbringungsrate bei geringen bauteilbezogenen Kosten. Im Rahmen des Forschungsvorhabens wird der Einfluss der mittels Scherschneidens erzeugten Schnittkanten von MKV auf eine nachfolgende Bauteilbeanspruchung erforscht.
    Jahr: 2018
    Förderung: Forschungsgemeinschaft Werkzeuge und Werkstoffe e. V. (FGW) Industrielle Gemeinschaftsforschung (IGF) - Fördernummer 19530N
  • Charakterisierung von Horizontalbelastungen bei der Blechmassivumformung und Berücksichtigung in der FEM-Simulation
    Aufgrund der hohen Kräfte bei Umformvorgängen besteht eine sehr hohe Belastung der Werkzeuge, insbesondere gilt das für die Kontaktflächen der Werkzeuge. Der Verschleiß der Oberflächen soll mittels kleiner horizontaler Oszillation des Werkzeugs reduziert werden. Diese Oszillation wird mittels Elektromagneten und einem speziell für diesen Fall konstruierten Werkzeug ermöglicht. Das Potenzial dieser Praxis wird in diesem Projekt untersucht
    Jahr: 2018
    Förderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - SFB TR-73 - B7
  • Prozessbegleitende Bauteilvermessung in Stufenpressen
    In diesem Forschungsvorhaben soll ein Messsystem entwickelt und gebaut werden, welches eine automatisierte Vermessung aller produzierten Bauteile in der Stufenpresse ermöglicht. Hiermit wird eine Leistungssteigerung erwartet, welche insbesondere bei den Zulieferern der Automobil- und Elektronikindustrie, wovon ein Großteil KMU sind, zu einem wirtschaftlichen Gewinn führen wird.
    Jahr: 2017
    Förderung: Europäische Forschungsgesellschaft für Blechverarbeitung e.V. (EFB) Industrielle Gemeinschaftsforschung (IGF) - Fördernummer 19904N
  • Reduzierung der Schallemission beim Schneiden höher- und höchstfester Blechwerkstoffe
    Beim Scherschneiden von Blechen aus immer festeren Werkstoffen kommt es infolge der abrupten Materialtrennung zu einer schlagartigen Energiefreisetzung und infolge dessen zu intensiven Schwingungen sowie erhöhten Schallemissionen. Zum Schutz der Anlagenbediener ist eine Dauerlärmgrenze gesetzlich vorgeschrieben. Um diese einhalten zu können, bedarf es gezielter Modifikationen in der Maschinen- und Komponentenkonstruktion. Im Rahmen dieses Vorhabens gilt es zu erforschen, welche konkrete Primärmaßnahmen, inwiefern und mit welchem Aufwand zur Lärmminderung beitragen.
    Jahr: 2017
    Förderung: Europäische Forschungsgesellschaft für Blechverarbeitung e.V. (EFB) Industrielle Gemeinschaftsforschung (IGF) - Fördernummer 19651N
  • Konzeptabhängige Maschinenschwingungen nach der Materialtrennung beim Scherschneiden
    Beim Scherschneiden von hochfesten Blechen kommt es infolge der abrupten Materialtrennung zu einer schlagartigen Energiefreisetzung und infolge dessen zur schädlichen Maschinenschwingungen. Deren Intensität wird neben dem Prozess von den Eigenschaften der verwendeten Presse beeinflusst. Es besteht also die Frage, wie hoch die Einflüsse einzelner Maschinenkomponenten sind und ob das Auftreten von solchen Schnittschlägen in bestimmten Fällen mit begrenztem maschinenseitigem Aufwand auf ein in der Produktion tolerierbares Maß reduziert werden kann.
    Jahr: 2017
    Förderung: Europäische Forschungsgesellschaft für Blechverarbeitung e.V. (EFB) Industrielle Gemeinschaftsforschung (IGF) - Fördernummer 18176N
  • Minimierung von Schwingungen in der Transferbewegung mittels autoadaptiver Sollkinematik-Vorgabe
    Beim vollautomatischen Bauteiltransfer zwischen mehreren aufeinanderfolgenden Umformprozessen kommt es infolge der hochdynamischen Bewegungsabläufe zu unerwünschten Schwingungen der eingesetzten Transfersysteme. In Abhängigkeit der Intensität können die Schwingungen den Prozess negativ beeinflussen oder zu einem Herausfallen der Bauteile führen. Im Rahmen des Forschungsvorhabens wird ein System entwickelt, dass es ermöglicht, die beim Transport entstehenden Schwingungen autoadaptiv zu minimieren.
    Jahr: 2017
    Förderung: Verein Deutscher Werkzeugmaschinenfabriken e.V. (VDW) Industrielle Gemeinschaftsforschung (IGF) - Fördernummer 19474N
  • Auslegung energieeffizienter Servopressen-antriebe
    Die Auslegung elektrischer Antriebe für Servopressen stellt aufgrund der großen Anzahl der Einflussfaktoren eine Herausforderung dar. Dabei werden die Anforderungen an den Antrieb unter anderem durch die Art der Anwendung und den gegenseitigen Einfluss der Einzelkomponenten aufeinander definiert. Um die Entwicklungszeit zu reduzieren, wird eine Auslegungssoftware für Servopressen-Antriebe entwickelt.
    Jahr: 2017
    Förderung: Verein Deutscher Werkzeugmaschinenfabriken e.V. (VDW) Industrielle Gemeinschaftsforschung (IGF) - Fördernummer 19631N
  • Vorhersage der Lebensdauer von Rollengewindetrieben als Pressenantrieb (Servospindelpresse)
    Die Nutzung von servomotorisch angetriebenen Rollengewindetrieben als Antriebe für Servospindelpressen bieten gegenüber Pressen mit Exzenterantrieben technologische Vorteile. Bisher besteht allerdings ein Mangel an Erfahrungen in Bezug auf die Lebensdauer der Pressen und insbesondere der Rollengewindetriebe unter Einwirkung der für Pressen typischen Belastungen. Im Rahmen dieses Vorhaben wurde daher die Lebensdauer von RGT wissenschaftlich untersucht.
    Jahr: 2015
    Förderung: Europäische Forschungsgesellschaft für Blechverarbeitung e.V. (EFB) Industrielle Gemeinschaftsforschung (IGF) - Fördernummer 18098N