Nächste Förderung ist klar! Bauteile mit Funktionsoberflächen durch Hochgeschwindigkeitsprozess

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Die Deutsche Forschungsgemeinschaft fördert weiterhin die unter Federführung der TU Chemnitz erfolgreich agierende Forschungsgruppe „Fundam³ent“, die aus hochfesten Werkstoffe speziell in Form bringt ...

Große Freude im Chemnitzer Institut für Werkstoffwissenschaft und Werkstofftechnik! Denn die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert die Forschungsgruppe „Funktionsflächen durch adiabatische Hochgeschwindigkeitsprozesse: Mikrostruktur, Mechanismen und Modellentwicklung – Funda³ent“ (FOR 5380) unter Federführung der Technischen Universität Chemnitz für weitere vier Jahre. Im Mittelpunkt der Forschung steht weiterhin das in der Blechteilefertigung verortete Hochgeschwindigkeits-Scherschneiden, das aus ökonomischer und ökologischer Perspektive eine effiziente Alternative für das Scherschneiden von Stahl im Vergleich zu konventionellen Verfahren darstellt, wie es heißt. „Ganz entscheidend für die bisher erzielten wissenschaftlichen Erfolge unserer Forschungsgruppe ist die hervorragende Zusammenarbeit zwischen den Teilprojekten an den verschiedenen Standorten“, kommentiert Prof. Dr. Thomas Lampke, Inhaber der Professur Werkstoff- und Oberflächentechnik der TU Chemnitz, der auch Sprecher der Gruppe bleibt.

Einiges zu den Erkenntnissen der ersten Förderphase

Durch die enge Verzahnung von Produktionstechnik und Werkstoffwissenschaft innerhalb der Gruppe wurde das Verständnis über die während des Schneidvorgangs im Blech ablaufenden Mechanismen bereits deutlich erweitert. So wurde erforscht, wie die Erzeugung sogenannter adiabatischer Scherbänder im Werkstoff gezielt genutzt werden kann, um eine verbesserte Funktionalität der Schnittfläche zu erreichen. Diese Scherbänder sind wenige Mikrometer breite, stark gescherte Werkstoffbereiche, die sich bei hohen Verformungsgeschwindigkeiten bilden. Die genauen Voraussetzungen, unter denen diese Effekte auftreten, wurden in der Forschungsgruppe erstmals systematisch untersucht. In der ersten Förderperiode konnte die DFG-Forschungsgruppe zeigen, dass deutlich höhere Anschnittgeschwindigkeiten beim Scherschneiden zu einem deutlich verbesserten Eigenschaftsprofil der Schnittflächen führen. Die Kanten zeigten auch ein besseres Verschleiß-, Korrosions- und Ermüdungsverhalten. „Im Idealfall lassen sich so energieintensive Nachbearbeitungsschritte einsparen, wodurch die Prozesskette wesentlich verkürzt werden kann“, berichtet Lampke.

Und so soll es mit dem Scherschneiden weitergehen

Dabei zeigte sich auch noch, dass außer dem Werkstoff und der Schneidgeschwindigkeit gleichfalls der im Blech herrschende Spannungszustand, der ganz wesentlich durch den Abstand zwischen Stempel und Matrize – also den Schneidspalt – bestimmt wird, einen entscheidenden Einfluss auf die Schnittflächeneigenschaften hat. In der zweiten Förderperiode soll dieses Verständnis natürlich weiter vertieft und gleichzeitig der Weg zur industriellen Umsetzung geebnet werden. Deshalb werden unter anderem verschiedene Stähle unter die Lupe genommen, die Blechtemperatur während des Schneidvorgangs variiert, die Werkzeugbelastung reduziert und komplexe zwei- und dreidimensionale Bauteilgeometrien hergestellt, wie man erfährt. Aus diesen Erkenntnissen soll dann ein industrienaher Demonstrator geschaffen werden, bei dem es sich um ein Kettenglied einer sogenannten Flyerkette handelt. Diese wird üblicherweise etwa als Last- und Hubkette in Staplern oder Werkzeugmaschinen eingesetzt, so die Forscher.

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