Forschungsprojekt »CURARE«

CURARE – Verschleißschutz durch Laseroberflächenbehandlung

Projektlaufzeit: 1.9.2008 bis 31.12.2010

Schmiedewerkzeuge unterliegen während ihres Einsatzes einem hohen Grad an abrasivem und adhäsivem Verschleiß. Eine vorhergehende Oberflächenbehandlung erlaubt es, die Werkzeugrandschicht effizient und angepasst an die Anwendung zu modifizieren. Im Projekt »CURARE« (Computer-aided laser surface treatment and combined nitriding of forging dies with the objective of a lifetime increase) wird eine Laseroberflächenbehandlung mit anschließendem Nitrieren kombiniert, um die Standzeit von Schmiedewerkzeugen deutlich zu verlängern.

Das Fraunhofer IPT initiierte aus diesem Grund gemeinsam mit einem weiteren Forschungsinstitut und sieben Unternehmen aus fünf europäischen Ländern das EU-Projekt »CURARE« (Förderkennzeichen: 222317). Das Vorhaben wird gefördert im 7. Rahmenprogramm der Europäischen Kommission.

Als Forschungseinrichtungen sind das National Institute for Laser, Plasma and Radiation Physics aus Rumänien und das Fraunhofer IPT an diesem Projekt beteiligt. Weitere Partner sind die folgenden Unternehmen:

  • A. BENEVENUTA & C. S.p.A., Italien
  • DMF Werkzeugbau GmbH, Deutschland
  • EDAETECH Engenharia e Tecnologia, S.A., Portugal
  • Forjaco-Aco Forjado, Lda., Portugal
  • Rasche Umformtechnik GmbH & Co. KG, Deutschland
  • KLF-ZVL MTK spol. s.r.o., Slowakei
  • Istituto Per Le Ricerche Di Tecnologia Meccanica R.T.M., Italien

Die Technik

Im Projekt »CURARE« werden die Oberflächenbehandlungsverfahren Laserlegieren/-dispergieren und Nitrieren geeignet kombiniert. Das Laserlegieren/-dispergieren wirkt einem abrasiven Verschleiß entgegen, während eine Nitrierschicht die Schmiedewerkzeuge vor Adhäsionsverschleiß schützt.

Um die Projektergebnisse erfolgreich in eine industrielle Anwendung zu überführen, müssen vier Teilziele erreicht werden:

Entwicklung geometrisch flexibler Bearbeitungsstrategien für das Laserlegieren/-dispergieren
Entwicklung eines CAx-Moduls und einer Datenbank für die Laseroberflächenbehandlung
Benchmark verschiedener Nitrierprozesse, Analyse der Randzone und
Entwicklung eines Konzepts für das Qualitätsmanagement
 
Im weiteren Verlauf des Projekts wird die Leistungsfähigkeit der Prozesskette CURARE anhand einer kombinierten Oberflächenbehandlung sowie des Einsatzes ausgewählter Schmiedewerkzeuge validiert. Die Endanwender unter den Projektteilnehmern prüfen die behandelten Werkzeuge dann im Einsatz unter industriellen Bedingungen. Auf diese Weise bewerten die Projektpartner sowohl das Bearbeitungssystem als auch die behandelten Schmiedewerkzeuge unter technologischen und wirtschaftlichen Aspekten.

Die Ergebnisse

Die technologischen Ziele des Projekts wurden erreicht. Auf Basis grundlegender Prozessuntersuchungen zum Laserlegieren/-dispergieren konnten charakteristische Geometrieelemente der von den Industriepartnern bereitgestellten Werkzeuge durch 5-achsige Oberflächenbehandlung bearbeitet werden. Das National Institute for Laser, Plasma and Radiation Physics qualifizierte außerdem verschiedene Nitrierverfahren für die kombinierte Oberflächenbearbeitung.

Parallel zu den prozesstechnologischen Untersuchungen entwickelte das Fraunhofer IPT ein CAx-Modul, um die gesamte Planungskette für die automatisierte Laseroberflächenbehandlung abzubilden: von der Geometrieerfassung der Bauteile über die Prozesssimulation bis hin zur Generierung der NC-Codes für die Laserbearbeitung.

Anhand eines eigens zu diesem Zweck aufgebauten Bearbeitungszentrums wurde die 5-achsige Oberflächenbehandlung von Bauteilen erprobt. Ausgewählte Werkzeuge der Anwender konnten damit lokal in stark verschleißenden Bereichen laserlegiert/dispergiert werden. Die Werkzeuge konnten die Anwender nach der anschließenden Nitrierbehandlung mit gutem Ergebnis in der Produktion einsetzen. Durch die Oberflächenbehandlung verbessert sich die Formstabilität der einzelnen Geometrieelemente und somit die Werkzeugstandzeit. Durch den erhöhten Verschleißschutz wird die Wirtschaftlichkeit deutlich erhöht – gerade bei komplexen und teuren Werkzeugen aber auch in größeren Chargen.

Projektträger

Europäische Kommission

Projektlaufzeit

1.9.2008 bis 31.12.2010

Projektkoordination

Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT
Herr Daniel Heinen
Steinbachstraße 17
52074 Aachen

Verbundpartner

National Institute for Laser, Plasma and Radiation Physics ILPP
Dr. Cristian Ruset
Atomistilor Street 409
077125 Magurele-Bucharest
Rumänien
www.inflpr.ro

DMF Werkzeugbau GmbH
Herr Lutz Märker
Steinbrüchenstraße 10
99428 Nohra
Deutschland
www.dmf-werkzeugbau.de

A. BENVENUTA & C. S.p.A.
Herr Livio Marietti
Regione Crosi 4
10084 Forno Canavese (TO)
Italien
www.benevenuta.it

EDAETECH Engenharia e Tecnologia, S.A.
Herr Ventura Belinho
Zona Industrial de Fão-Pedreiras
4740-406 Fão-Esposende
Portugal
www.edaetech.pt

Forjaco – Aco Forjado, Lda.
Herr Rui Santos
Rua Conde T. Ferrão, 28
Apartado 4
3781-903 Amoreira da Gandara, Anadia
Portugal
www.forjaco.com

KLF – ZVL MTK spol. s r. o.
Herr Ondrej Smatana
Robotnicka 14
036 01 Martin
Slowakei
www.mtk.sk

Rasche Umformtechnik GmbH & Co. KG
Herr Ernst Holtmann
Unterm Grünen Berg 2-4
58840 Plettenberg
Deutschland
www.rasche.de

Instituto Per Le Ricerche Di Tecnologia Meccanica R.T.M.
Dr. Mauro Penasa
Via Circonvallazione 7
10080 Vico Canavese (TO)
Italien
www.rtm.it