Forschungsschwerpunkte

Spezifische Probleme von Near Net Shape-Freiformgeometrien

• CAD-Modellierung
• FEM-Berechnung von
  • Gravurfüllungsverhalten
  • Matritzendeformation
  • Temperaturfeld, etc.
• Validierung im Versuchsfeld
• Freiformmesstechnik
• Methoden zur automatisierten CAD-Messdatenrückführung

Der Forschungsschwerpunkt befasst sich mit der endkonturnahen Umformung komplexer Freiformgeometrien wie Antriebsgelenke, Verzahnungen oder Turbinen- und Verdichterkomponenten sowie den  spezifischen Problemen beim Einsatz von Rohrhalbzeugen für das Warmumformen von Hohlteilen (TubeForging). Die Forschungsarbeiten beinhalten dabei die Verfahrensentwicklung, Werkzeugtechnologie und maschinenseitigen Randbedingungen. Die Werkzeuge der Stadienfolgen werden im eigenen Werkzeugbau entwickelt und gefertigt.

Die Entwicklung aller für Kalt- und Warmumformung realisierten Prozesse basiert auf umfassenden FEM-Berechnung mit Simufact forming für

• Gravurfüllungsverhalten
• Werkzeugdeformation
• Temperaturfelder
• Beulinstabilität von Rohr u.a.

Die Validierung der Modelle erfolgt im Versuchsfeld des LUW, das über Pressen aller drei physikalischen Antriebsprinzipien mit entsprechender Sensorik verfügt oder auf Aggregaten von Kooperationspartnern aus der Industrie. Im Fokus der Forschungsarbeiten zum Präzisionsumformen stehen die Entwicklung von Methoden zur automatisierten Messdatenrückführung aus der Koordinatenmesstechnik in die CAD-Modelle und das Erwärmungsverhalten des gesamten Umformsystems. Zur Berücksichtigung der Erwärmung sind alle Warmarbeitswerkzeugsysteme mit Subsystemen zur Temperaturführung ausgelegt.

Rohrumformverfahren bieten gegenüber vom Stab oder Drahtmaterial ausgehenden Massivumformverfahren bei der Fertigung von Hohlteilen wirtschaftliche Vorteile und zusätzliches Potential zur CO2-Senkung aufgrund der geringeren Primäremissionen durch geringeren Materialeinsatz. Die von LUW mitentwickelte Rohrstauchtechnologie mit gradierter partieller Erwärmung hat sich inzwischen zur ökonomischen Herstellung komplexer Hohlwellengeometrien mit Absätzen und großen rotationssymmetrischen Flanschen etabliert. Der Forschungsbereich Rohrumformung (Tubeforging) basiert auf dieser Methodik und ermöglicht, ultraleichte, hohle Wellen bei maximaler Ressourcenschonung vollständig aus Rohr herzustellen. Für die Verfahrensentwicklung und Umsetzung in Serie wurde an das Kooperationsunternehmen IFUTEC GmbH Karlsbad und LUW der Deutsche Rohstoffeffizienzpreis verliehen. Die gegenwärtige erweiterte Forschungsausrichtung bearbeitet die spezifischen Umformprobleme bei Einsatz dünnwandiger Rohrhalbzeuge zur Herstellung von Hohlteilen mit Flanschen, die zylindrisch oder mit Verzahnung ausgeführt werden können. Die umzusetzende Gesamtprozesskette umfasst folgende Schritte: 

• Klassifizierungssystematik
• Entwicklung beulfreier Verfahren mit temperatur- und werkzeugseitiger mechanischer Beeinflussung
• Abbilden von Nebenformelementen und Entwicklung der Verzahnungsverfahren
• Werkzeugtechnologie mit Schnittstellen von Verzahnungs- und Rohrstauchprozess, Schnellwechselbarkeitskonzepte, Erodier- und Frässtrategien hoher Genauigkeit
• Prozesstechnologie mit Automation der Erwärmung und des Teiletransfers

Im Vergleich zum Stand der Technik ist somit eine Umformmethodik verfügbar, die es ermöglicht, ultraleichte, hohle Ritzelwellen bei maximaler Ressourcenschonung vollständig aus Rohr herzustellen.