Umformwerkzeug mit sensorloser Detektion von Verschleiß

Projektbeschreibung

a) Versuchsaufbau b) Prozessbegleitetes Signal vom thermoelektrischen Strom c) Ausgewertete Verläufe des thermoelektrischen Stroms und der Oberflächenrauheit des Bleches

In der Blechumformung nimmt der Werkzeugverschleiß aufgrund von höherfesten Blechwerkstoffen und engeren Toleranzen zunehmenden Einfluss auf die Produktionseffizienz von KMUs. Aus diesem Grund ist es notwendig, eine zuverlässige Methode zur Inline-Verschleißdetektion für Umformwerkzeuge zu entwickeln.

Für den Streifenziehversuch hat das PtU Darmstadt eine Methode zur Verschleißdetektion durch thermoelektrische Messung im Laborumfeld entwickelt. Diese sensorlose Messmethode ist in der Lage, schweren Verschleiß von beschichteten und unbeschichteten Werkzeugen zuverlässig und frühzeitig zu detektieren und birgt das Potenzial zur Anwendung in realen Prozessen der Blechumformung (bspw. Tiefziehen, Abstreckgleitziehen). Im Rahmen dieses Projektvorhabens sollen Konstruktionsrichtlinien für Werkzeuge mit integrierter Verschleißdetektion durch thermoelektrische Messung erarbeitet werden.

Die Voraussetzung zu einer erfolgreichen Messung von thermoelektrischem Strom liegt darin, dass eine Isolierschicht zwischen Werkzeugaufnahme und anderen Teilen der Maschine vorliegt, um den Kurzschluss zu vermeiden. Zunächst wird ein geeigneter Isolierwerkstoff ausgewählt und seine Auswirkung auf die Bauteilqualität bzw. Werkzeugnachgiebigkeit bestimmt. Zweitens sollen die Auswirkungen der Eigenschaften der Beschichtungen und Schmierstoffe auf die Zuverlässigkeit der thermoelektrischen Messung untersucht werden. Drittens soll der Einfluss des Stromflusses innerhalb des Werkzeugs auf den Werkzeugverschleiß betrachtet werden. Schließlich wird das Messsystem in Bezug auf die Anwendung im industriellen Umfeld hinsichtlich der Robustheit optimiert. Nach der Bearbeitung dieses Forschungsvorhabens soll ein Werkzeugkonzept für die zuverlässige Verschleißdetektion im industriellen Umfeld vorliegen. Die Wettbewerbsfähigkeit von Blechverarbeitern, Schmierstoff- und Beschichtungsherstellern, Anbietern von Prozessüberwachungssystemen sowie Herstellern von Isolierwerkstoffen wird durch das Projekt gefördert.