Lehrstuhl für Fertigungstechnologie, Universität Erlangen-Nürnberg



Trockenumformung mit lokal angepassten tribologischen Bedingungen (DFG - SPP 1676)



Projektstatus: laufend

Mitarbeiter


 

 

Motiviert durch wachsendes Umweltbewusstsein sowie effiziente Ressourcennutzung verfolgt dieses Forschungsprojekt das Ziel schmierstofffreie Tiefziehprozesse zu realisieren. Mit konventionellen Tiefziehwerkzeugen führt der direkte Werkzeug-Werkstück-Kontakt beim Trockenumformen zu steigendem Verschleiß sowie sinkender Bauteilqualität. Um diesen Folgen des Schmierstoffverzichts entgegen zu wirken, werden in diesem Forschungsprojekt werkzeugseitige Oberflächenmodifikationen zur lokalen Reibungsbeeinflussung entwickelt. Für Aluminiumlegierungen wurde Adhäsion als primärer Reibungsmechanismus identifiziert. Unter Verwendung von ta-C beschichteten Werkzeugen kann Adhäsion vermieden sowie die Reibzahl um etwa 70 % im Vergleich zum metallisch blanken Kontakt reduziert werden. Lasergenerierte Strukturen auf unbeschichteten Werkzeugen führen, aufgrund der geringeren Kontaktfläche, zu verminderter Adhäsion. Gleichzeitig steigt jedoch der Anteil der Abrasion an den Strukturkanten. In einem inversen Ansatz wird das Trockentiefziehen numerisch abgebildet, um lokale Anforderungen an die Werkzeugbereiche abzuleiten. Mithilfe der durch Simulation und Grundlagenversuche gewonnenen Erkenntnisse wird ein maßgeschneidertes Werkzeug entwickelt und im Modellversuch erprobt.

Das Projekt ist Teil des Schwerpunktprogramms SPP1676. Weitere Informationen zu diesem Programm sind hier zu finden.


Forschungsgruppen


Veröffentlichungen

    2017

    • Tenner (geb. Steiner), J.; Almohallami, A.; Arghavani, M.; Böhermann, F.; Freiße, H.; Herrmann, M.; Mousavi, S. A.; Schöler, S.; Scholz, P. ; Teller, M.; Umlauf, G.; Wulff, D.; Yilkiran, D.; Maier, H.J.:
      How dry is dry? - A critical analysis of surface conditions used in dry metal forming.
      Dry Metal Forming - Open Access Journal 3(2017), S. 90-94

    • Tenner (geb. Steiner), J.; Häfner, T.; Zhao, R. ; Andreas, K.; Schmidt, M.; Tremmel, S.; Merklein, M.:
      Analysis of tool-sided surface modifications for dry deep drawing of deep drawing steel and aluminum alloys in a model process.
      Dry Metal Forming - Open Access Journal 3(2017), S. 30-40

    • Häfner, T.; Heberle, J.; Hautmann, H.; Zhao, R.; Tenner (geb. Steiner), J.; Tremmel, S.; Merklein, M.; Schmidt, M.:
      Effect of picosecond laser based modifications of amorphous carbon coatings on lubricant-free tribological systems .
      In: (Hrsg.): Proceedings of LPM - the 18th International Symposium on Laser Precision, 2017, veröffentlicht

    • Tenner (geb. Steiner), J.; Andreas, K.; Radius, A.; Merklein, M.:
      Numerical and experimental investigation of dry deep drawing of aluminum alloys with conventional and coated tool surfaces.
      In: (Hrsg.): International Conference on the Technology of Plasticity (ICTP), 2017, akzeptiert

    • Zhao, R.; Tenner (geb. Steiner), J.; Andreas, K.; Merklein, M.; Tremmel, S.:
      Investigation of tribological behaviour of a-C:H coatings for dry deep drawing of aluminium alloys.
      Tribology International (2017), veröffentlicht

    2016

    • Tenner (geb. Steiner), J.; Zhao, R.; Tremmel, S.; Merklein, M.:
      Investigation of Tribological Behavior of Carbon Coatings in Dry Sheet Metal Froming.
      In: K. Bobzin, K.-D. Bouzakis, B. Denkena, H. J. Maier, M. Merklein (Hrsg.): The "A" Coatings Conference Proceedings, PZH Verlag, 2016, S. 153-160

    • Zhao, R. ; Tenner (geb. Steiner), J.; Andreas, K.; Merklein, M.; Tremmel, S.:
      Investigation of Tribological Behaviour of a-C:H Coatings for Dry Deep Drawing of Aluminium Alloys.
      In: H. Ronkainen (Hrsg.): The 17th Nordic Symposium on Tribology - NORDTRIB 2016, Abstract Programme, 2016, S. 145

    • Tenner (geb. Steiner), J.; Andreas, K.; Merklein, M.:
      Investigation of surface finishing of carbon based coated tools for dry deep drawing of aluminium alloys.
      In: ASMET (Hrsg.): Proc. Int. Deep Drawing Research Group Conf. , 2016, S. 679-688

    • Merklein, M.; Schmidt, M.; Tremmel, S.; Andreas, K.; Häfner, T.; Zhao, R.; Tenner (geb. Steiner), J.:
      Tailored modifications of amorphous carbon based coatings for dry deep drawing.
      Dry Metal Forming - OAJ FMT (2016), S. 25-39

    • Tenner (geb. Steiner), J.; Andreas, K.; Merklein, M.:
      Investigation of surface finishing of carbon based coated tools for dry deep drawing of aluminium alloys.
      IOP Conference Series: Materials Science and Engineering 159(2016)1, S. 12022_1-10

    2015

    • Merklein, M.; Schmidt, M.; Tremmel, S.; Wartzack, S.; Andreas, K.; Häfner, T.; Zhao, R.; Tenner (geb. Steiner), J.:
      Investigation of Tribological Systems for Dry Deep Drawing by Tailored Surfaces.
      Dry Metal Forming - OAJ FMT 1(2015), S. 42-56

    • Merklein, M.; Andreas, K.; Tenner (geb. Steiner), J.:
      Influence of Tool Surface on Tribological Conditions in Conventional and Dry Sheet Metal Forming.
      International Journal of Precision Engineering and Manufacturing - Green Technology 2(2015)2, S. 131-137

    • Merklein, M.; Affronti, E.; Tenner (geb. Steiner), J.:
      Numerical investigation of dry and lubricated sheet metal forming processes.
      In: Aldo Ofenheimer, Cecilia Poletti, Daniela Schalk-Kitting, Christof Sommitsch (Hrsg.): Key Engineering Materials, 2015, S. 1029-1035

    • Merklein, M.; Schmidt, M.; Wartzack, S.; Tremmel, S.; Andreas, K.; Häfner, T.; Zhao, R.; Tenner (geb. Steiner), J.:
      Development and Evaluation of Tool Sided Surface Modifications for Dry Deep Drawing of Steel and Aluminum Alloys.
      Dry Metal Forming Open Access Journal 2(2015), veröffentlicht

    • Tenner (geb. Steiner), J.; Merklein, M.:
      Investigation of Influencing Parameters for Tribological Conditions in Dry Forming Processes.
      Acta Metallurgica Sinica English Letters 28(2015)12, S. 1435-1441

    2014

    • Andreas, K.; Tenner (geb. Steiner), J.; Vierzigmann, U.; Merklein, M.; Tremmel, S.; Zhao, R.:
      Innovative Tribological Systems in Sheet Metal Forming - Revolution in the Press Shop?.
      In: Bouzakis, K.-D.; Bobzin, K.; Denkena, B.; Merklein, M. (Hrsg.): Proc. 11th Int. Conf. THE "A" Coatings in Manufacturing Engineering, 2014, S. 87-96

    Letztes Update: 20.10.2017