Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPTForschungsprojekt »FESt«
Thermisch unterstütztes Feinscheiden macht Nachbearbeitungen überflüssig
Das Feinschneiden ist als Scherschneidenverfahren eine wichtige Technologie in der trennenden Blechbearbeitung. In vielen Branchen – von der Automobilbranche über die Elektro- und Feinmechanikindustrie bis hin zur Medizintechnik – findet das Schneidverfahren Anwendung, wenn es darum geht, einbaufertige Bauteile mit hervorragender Maßhaltigkeit und Oberflächenqualität herzustellen.
Da das Materialgewicht im Leichtbau eine wichtige Rolle spielt, kommt das Feinschneiden überwiegend bei dünnen, hochfesten Stählen zum Einsatz. Allerdings stößt das Verfahren zunehmend an seine Grenzen, weil beim Feinschneiden höherfester Stähle ein erhöhter Kanteneinzug entsteht. Um die geforderte Rechtwinkligkeit der Schnittfläche zu erreichen und den Kanteneinzug am Bauteil zu vermeiden, werden dickere Bleche feingeschnitten und die Blechoberfläche durch Fräs- und Schleifprozesse spanend nachbearbeitet. Bei einem thermisch unterstützten Feinschneidprozess, der im Projekt entwickelt wird, kann auf diese Nachbearbeitungen verzichtet werden, weil die Fließspannung und damit der verminderte Kanteneinzug verhindert werden.
Verbesserte Prozesse sparen Ressourcen ein und senken Emissionen
Im Forschungsprojekt »FESt« entwickelt das Fraunhofer IPT zusammen mit seinen Projektpartnern aus Industrie und Wissenschaft einen thermisch unterstützten Feinschneidprozess zur Bearbeitung hochfester Bleche.
Durch die lokale Erwärmung des Materials verändern sich die Werkstoffeigenschaften an der Scherstelle zum Positiven: So reduziert sich nicht nur die Scherkraft um bis zu 80 Prozent, sondern es können auch bis zu 24 Prozent des Werkstoffs eingespart werden, da keine spanenden Nachbearbeitungsschritte mehr erforderlich sind.
Ziel des Projekts ist es, den Ressourcenbedarf und die CO2-Emissionen, die entlang der Prozesskette anfallen, gegenüber dem konventionellen Feinschneidprozess deutlich zu reduzieren. Die Forschungsschwerpunkte des Projektes liegen deshalb auf der Prozess-, System- und Werkzeugentwicklung für eine integrierte lokale Erwärmung. Verschiedene Erwärmungstechnologien werden zu diesem Zweck eingesetzt und untersucht.
Laser und Induktionserwärmung als bevorzugte Erwärmungsmethoden
Das Fraunhofer IPT analysiert und bewertet die Prozessauslegung bei verschiedenen Erwärmungsmethoden. Besonders die Laser- und Induktionserwärmung eignen sich gut für die lokale thermische Entfestigung an der Feinschneidkante. Zwei der Entwicklungsziele sind die Integration des hy-PRESS Moduls zur lokalen Erwärmung des Werkstoffs vor dem Werkzeug sowie die Prozessentwicklung zur zielgerichteten Wärmeeinbringung (Tailored Heat) inklusive des abgestimmten Schmierstoffkonzepts für hohe Temperaturen.
Das Forschungsteam untersucht dafür das Werkstoffverhalten in experimentellen Versuchen. Die Prozesssimulation wird mit realen Versuchsdaten kalibriert und validiert. Die industrielle Erprobung der Gesamtprozesskette obliegt einem interdisziplinären Forschungskonsortium. Ziel ist es, durch die lokale Erwärmung die Effizienz des Verfahrens zu verbessern und Nachbearbeitungsschritte zu vermeiden. Auf diese Weise lassen sich Ressourceneinsparungen erzielen, welche entsprechendes Leichtbau- und CO2-Reduktionspotenzial bieten.
Konsortium
Projektkoordinator
Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen University
Projektpartner
- finova Feinschneidtechnik GmbH
- Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT
- Fuchs Schmierstoffe GmbH
- Ingenieurbüro Goebel GmbH
- thyssenkrupp Hohenlimburg GmbH
- Trumpf Hüttinger GmbH + Co. KG
Fördergeber
- Projektträger Jülich
- Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz
Förderkennzeichen: 03LB3016B
Publikationen aus diesem Projekt
| Jahr Year | Titel/Autor:in Title/Author | Publikationstyp Publication Type |
|---|---|---|
| 2023 | Design of freeform optic module creating a ring-shaped laser beam profile for localized heating of sheet metals Chen, Teng; Schmid, Tobias; Hüsing, Florian; Janssen, Henning; Brecher, Christian |
Konferenzbeitrag Conference Paper |
Diese Liste ist ein Auszug aus der Publikationsplattform Fraunhofer-Publica
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