Informationsbroschüre - Institut für Umformtechnik

Der Transfer von Erkenntnissen, prozesstechnischen Erfahrungen und technologischen
Neuentwicklungen in der Umformtechnik in die industrielle Praxis steht im Vordergrund der Tätigkeit
des Gründerzentrums UMFORMTECHNIK. Die Initiative des Transfers von Forschungsergebnissen
entsteht oftmals aufgrund ökonomischer Tendenzen am Markt für umformtechnisch hergestellte
Komponenten oder aufgrund von neuen Werkstoffen für umformtechnisch hergestellte Produkte, die
sich in der Markteinführung befinden.
Die Entwicklung und Umsetzung neuer Verfahren und
Prozesse der Blechumformung vom „Labor“ in eine
entsprechende Produktionstechnik im Unternehmen steht
im Mittelpunkt verschiedener Entwicklungsprojekte des
Transfer- und Gründerzentrums UMFORMTECHNIK am
Institut für Umformtechnik der Universität Stuttgart. Den
Schwerpunkt bilden hierbei die Charakterisierung neuer
Blechwerkstoffe in Bezug auf deren fertigungstechnische
Grenzen, deren Eigenschaften an den Grenzen etablierter
Blechumformverfahren, spezielle Untersuchungen zum
Themenbereich der Simulation, der Werkzeug- und
Pressentechnik,
uvm.
Die
Arbeitsgebiete
des
Gründerzentrums UMFORMTECHNIK am Institut für
Umformtechnik reichen von Serien- und Sonderverfahren
mit einer entsprechenden Mess-, Versuchs- und
Anlagentechnik am Institut über Grundsatzuntersuchungen,
gezielte Weiterentwicklungen bis hin zur Optimierung oder
Kombination etablierter Verfahren mit neuen Prozessen
(Fügen, Faserapplikationen etc.). Dazu zählen u. a. die
Verfahrensentwicklung von Magnesiumblechformteilen, die
Herstellung von Edelstahl- und Titanblechformteilen unter
erhöhten Temperaturen, ebenso wie die Kombination von
Textil-Blech-Verbundwerkstoffen
in
konventionellen
Umformprozessen, uvm.
Ein energieeffizienter und ressourcenschonender Einsatz
von Werkstoffen bildet in der heutigen Massivumformung
ein wesentliches Auslegungskriterium für zukünftige
Bauteile, Baugruppen und auch dafür geeignete
Produktionssysteme.
Eine
Beibehaltung
der
Technologieführerschaft auf diesem Gebiet bedeutet
hierbei, den stetig steigenden Anforderungen an neue
Produkte hinsichtlich deren spezifischer Festigkeit,
Bauteilzuverlässigkeit und anderer Eigenschaftsprofile auf
möglichst wirtschaftlichem und ressourcenschonendem
Wege
Rechnung
zu
tragen.
Im
Bereich
der
Massivumformung
werden
im
Gründerzentrum
UMFORMTECHNIK daher neuartige Prozessführungen zur
Herstellung hohler Werkstücke durch Fließpressen, die
Neugestaltung von Verfahren zur Verarbeitung höherfester
Werkstoffe, neuartige Temperaturführungen vor, während
und
nach
dem
Umformen
sowie
neuartige
Regelungskonzepte für Kaltfließpressverfahren erarbeitet.
Diese gänzlich neuen Entwicklungen sollen technologische
Ansätze liefern, um die Produktqualität auch nahe der
Verfahrensgrenzen in engen Grenzen halten zu können.
Die Formgebung im teilflüssigen Materialzustand und im
Besonderen das Thixo-Schmieden bezeichnet die
Formgebung von metallischen Werkstoffen zwischen der
Solidus- und der Liquidustemperatur der eingesetzten
Legierungen. Das Fertigungsverfahren ermöglicht die
anspruchsvolle
Formgebung
schwer
gießbarer
Knetlegierungen und besitzt damit einen deutlichen Vorteil
gegenüber dem konventionellen Druckgussverfahren.
Weitere Vorteile dieser Semi-Solid-Formgebung sind
kürzere Taktzeiten, ein geringerer Porenanteil, weniger
Lunker und Materialeinschlüsse, sowie verbesserte
mechanische Eigenschaften beispielsweise in Form von
höheren Festigkeitskennwerten sowie Bruchdehnungen im
Vergleich zu verschiedenen Gießverfahren. Darüber hinaus
können die hergestellten Bauteile komplexe Geometrien mit
sowohl dick- als auch dünnwandige Formen, als auch lange
Fließwege
aufweisen
und
dabei
exzellente
Oberflächenqualitäten erreichen. Die im Bereich ThixoUmformen
bearbeiteten
Projekte
im
TGZ
UMFORMTECHNIK betreffen insbesondere Anwendungen
und Bauteilentwicklungen für die Medizintechnik, sowie die
Automobilindustrie. Zielsetzung ist dabei die Entwicklung
von
Near-net-shapeund
Net-shape-Formgebungsprozessen für biokompatible und hochschmelzende
Werkstoffe
aus
einer
fertigungsorientierten
und
wirtschaftlichen Sichtweise.
Die Kenntnis über die Umformeigenschaften metallischer
Werkstoffe ist zur optimalen Auslegung entsprechender
Bauteile und Fertigungsprozesse erforderlich. Zur Ermittlung
dieser Eigenschaften stehen dem Gründerzentrum
zahlreiche Verfahren, Messmethoden und Prüfmaschinen
zur Charakterisierung von Blechwerkstoffen, Stangenmaterial, Profilen und Drähten zur Verfügung. Zusätzlich zu
den konventionellen Charakterisierungsverfahren kommen
neue
Prüfmethoden
zum
Einsatz,
die
eine
beanspruchungsgerechte
und
fertigungsprozessnahe
Werkstoffprüfung ermöglichen. Hierzu zählt die Bewertung
der
Kantenrissempfindlichkeit
moderner,
hochfester
Blechwerkstoffe nach dem Scherschneiden durch den am
Institut für Umformtechnik entwickelten Diabolo-Test. Des
Weiteren ist die erweiterte Prüfung der Biegbarkeit von
Blechen mit dem Knickbiegeversuch möglich. Dieser Test
ermöglicht die Prüfung von Blech-, Guss- und
Strangpressproben mit einer in-situ Aufnahme der
auftretenden Formänderungen unter verschiedenen,
dynamisch applizierten Belastungen. Die Prüfung von
mehrachsigen Spannungszuständen in der Blechumformung mit wechselnden Beanspruchungsrichtungen,
sogenannten nicht linearen Dehnpfaden, erfolgt mit Hilfe
des hexagonalen Streckrahmens. Dieser erlaubt die gezielte
Beanspruchung von Blechproben auf definierten, nichtlinearen Dehnpfaden bis zum Versagen der Probe.
Weiterhin steht in dieser Arbeitsgruppe ein ThermoMechanisches-Prüfsystem
GLEEBLE
3800c
zur
Charakterisierung diverser anderer metallischer Werk-stoffe
zur Verfügung. Zahlreiche andere Prüfeinrichtungen wie ein
Stauchplastometer mit einer Presskraft von 1.000 kN, eine
Warmtiefungs-Anlage für die Prüfung von SuperplastLegierungen (Aluminium / Magnesium), Prüfeinrichtungen
für die Bestimmung von Grenzkurven von Blechwerkstoffen
im ebenen Dehnungsraum.
Leistungsübersicht / Kooperationsmöglichkeiten des
TGZ UMFORMTECHNIK an der Universität Stuttgart
Blechumformung und Hydroforming
-
Durchführen von Umformsimulationen
Formänderunsanalysen am Bauteil
Verschleissuntersuchungen unter Serienbedingungen
Verfahrensfragen / Verfahrensoptimierung / Modifikation von Umformwerkzeugen
Untersuchungen zur Sensitivität, Robustheit und numerische Optimierung von
Blechumformprozessen
- Untersuchungen zum Energieverbrauch durch den Umformprozess
- Verfahrenstechnische Grundsatzuntersuchungen zum Tief- und Streckziehen
- Tribologische Analysen / Messungen / Erfassen der Oberflächentopografie von
Werkzeugen und Platinen / Schmierstoffuntersuchungen
- Werkzeugbau: Prototypenwerkzeuge und seriennahe Umformwerkzeuge / Lieferung
von Musterteilen bis zu 10.000 Bauteile pro Jahr
- Auslegung von Methodenplänen für einfache Bauteile aus Blech und Bearbeitung von
verfahrensspezifischen Fragen zur Herstellbarkeit
- Herstellung von prototypischen Textil-Faserblechen, Umformversuche dazu,
Charakterisierung der Bauteileigenschaften usw.
- Temperaturmanagement in Umformwerkzeugen: Kühlen und Erwärmen mittels
elektrischer Energie
Ansprechpartner:
Dipl.-Ing. Pat.-Ing. Philipp Schmid
Tel: +49 (0)711 685-83808
E-Mail: [email protected]
Massivumformung
-
Untersuchung aller heute bekannten Kaltfließpressverfahren
Durchführen von Umformsimulationen
Verfahrensfragen / Verfahrensoptimierung
Untersuchungen zur Sensitivität, Robustheit und numerische Optimierung von
Massivumformprozessen
- Weiterentwicklung von Kaltmassivumformverfahren
- Durchführung von Machbarkeitsuntersuchungen, bestehend aus Prozesssimulation,
Werkzeugkonstruktion, Werkzeuginbetriebnahme, Parametervariation und Herstellung
von Musterteilen
- Rohteil- und Bauteilanalyse (Oberfläche, Mikrohärteverteilung)
- Schadensanalyse und Optimierung etablierter Kaltfließpressprozesse, mit Hilfe einer
Prozesssimulation, optischen Verfahren usw.
- Aufnahme von Stauchfließkurven mit dem thermomechanischen Prüfsystem
GLEEBLE 3800c
- Tribo-Tests hinsichtlich Schmierstoff- oder Werkzeugwerkstoffeignung für
konventionelle Fließpressverfahren insbesondere für höherfeste Werkstoffe
- Entwicklung neuartiger Fließpressverfahren durch Verfahrenskombinationen oder
Integration zusätzlicher Fertigungsschritte (Institutsübergreifende Zusammenarbeit)
Ansprechpartner:
Dr.-Ing. Alexander Felde
Tel: +49 (0)711 685-83842
E-Mail: [email protected]
Formgebungsverfahren (Semi-Solid Forming Technology)
-
Rheologische Messungen metallischer Werkstoffe im teilflüssigen Zustand
Konstruktion und Bau von Prototypenwerkzeugen für die Formgebung im teilflüssigen
Materialzustand
- Einstellung des Formgebungsprozesses und Herstellung von Versuchsbauteilen
- Thermodynamische Auslegung von Formgebungswerkzeugen (Ansys Workbench)
- Strömungstechnische Simulation des Materialflusses in Formgebungswerkzeugen
(Flow-3D)
- Rheologische Untersuchung von metallischen Werkstoffen (bis zu 1000°C;
Hochtemperatur-Rheometer)
- Thermomechanische Materialcharakterisierung für die Formgebung im teilflüssigen
Materialzustand (GLEEBLE 3800c)
- Prüfung der erzeugten Gefügestrukturen und Anfertigung entsprechender
Probenkörper
Ansprechpartner:
Dipl.-Ing. Kim Riedmüller
Tel: +49 (0)711 685- 83843
E-Mail: kim.riedmü[email protected]
Werkstoffcharakterisierung
-
Zugversuche nach DIN EN ISO 6892-1 bei RT und erhöhten Temperaturen
Aufnahme von Grenzformänderungskurven (FLCs) nach ISO DIN EN ISO 12004 bei
RT und erhöhten Temperaturen
- Biegeversuche
- Stauchversuche
- Grundsatzuntersuchungen zur Charakterisierung von Blechwerkstoffen
- Aufheizversuche / Gefügeveränderungen / Mikro-Härte-Messungen
- Vorrecken von Blechproben (Aufbringen von bi-axialen, uni-axialen und plane-strain
Vordehnungen mittels 6-Achs-Spannrahmen und nach Marciniak) / MehrschrittPrüftechnik
- Ermittlung der Kantenrisssensitivität
- Prüfung von rostfreien Blechwerkstoffen / austenitische und ferritische Legierungen
- Modellierung / Fließkurvenapproximation / Fließortbestimmung
- Aufbau von Prüfeinrichtungen für die Massiv- und Blechumformung
- Messen / Charakterisierungen von Werkstoff- und Gefügeveränderungen in der
Prozesskette des Kunden
Ansprechpartner:
Dr.-Ing. Stefan Wagner
Tel: +49 (0)711 685- 83852
E-Mail: [email protected]
Weiterbildung
-
Weiterbildung in ausgesuchten Wissensgebieten in Form der Schulungsreihe
„Umformwissen Kompakt“
- Aktuelle Bausteine: Blechwerkstoffe, Blechumformung allgemein, Massivumformung
allgemein, Methodenplanung, Werkzeuginbetriebnahme
Ansprechpartner:
Dr.-Ing. Stefan Wagner
Tel: +49 (0)711 685- 83852
E-Mail: [email protected]
Weitere Informationen zur maschinellen und apparativen Ausstattung des Institutes, die dem TGZ
UMFORMTECHNIK zur Verfügung stehen finden Sie unter dem Link
http://www.uni-stuttgart.de/ifu/Forschung/Gruenderzentrum_UMFORMTECHNIK/index.html.
Wir freuen uns auf Ihre Anfrage!