Schmierstoffeinsparung bei Mehrstufenwerkzeugen durch kombinierte oxidische Verschleißschutzschichten aus α-Fe2O3 und amorphem SiO2

Projektbeschreibung

Oxidische Werkzeugbeschichtung auf den Aktivflächen eines Mehrstufenwerkzeugs

Mehrstufige Tiefziehprozesse ermöglichen die Herstellung von komplexen Bauteilen, die hohen Anforderungen in Bezug auf Form und Oberflächenqualität gerecht werden müssen. Der Nachteil derartiger Prozesse ist jedoch ein hoher Schmierstoffbedarf, der aus der Notwendigkeit einer Zusatzbeölung resultiert. Die Ausgangsbeölung der Bleche wird häufig bereits in der ersten Ziehstufe soweit reduziert, dass die versagensfreie Umformung ohne die Zuführung zusätzlicher Schmiermittel in den Folgestufen nicht mehr möglich ist.

Um den Schmierstoffbedarf solcher Werkzeuge auf ein Minimum zu reduzieren und damit einen Beitrag zu einer ökologischeren und wirtschaftlichen Fertigung zu leisten, soll mithilfe dieses Forschungsvorhabens der Einsatz einer kombinierten oxidischen, reibungsarmen Separationsschicht als Werkzeugbeschichtung untersucht werden. Im Rahmen des Vorhabens sollen daher die Aktivflächen eines Mehrstufenwerkzeugs thermisch oxidiert und hinsichtlich der tribologischen Eigenschaften untersucht werden.

Ziel des Projektes ist es, das Tribosystem im Tiefziehprozess zu optimieren und in der Folge den erforderlichen Schmierstoffbedarf in den Folgezügen zu verringern. Aus ökologischen und wirtschaftlichen Gründen besteht ein großes Interesse, die benötigte Zusatzschmierung auf ein Minimum zu reduzieren. Die antragstellenden Institute haben bereits den positiven Einfluss thermisch oxidierter Werkzeugoberflächen auf die Reibminimierung beim Tiefziehen nachweisen können. Innerhalb dieses Vorhabens sollen nun derartige Werkzeugbeschichtungen für Mehrstufenwerkzeuge weiterentwickelt werden, um deren reibmindernde Eigenschaften auf das Tribosystem zu nutzen und so eine Reduzierung des Schmiermitteleinsatzes zu ermöglichen. Vorteilhaft hierbei ist, dass das Oxidsystem aus dem Substrat selbst erzeugt wird, sodass mittels einer einfachen Reoxidationsbehandlung verschlissene Schichten immer wieder regeneriert werden können.

Davon profitieren insbesondere KMUs verschiedener Wirtschaftszweige im Bereich der Umformtechnik. Werkzeugbauer und Lohnbeschichter können ihr Angebotsspektrum erweitern und stärken so ihre Konkurrenzfähigkeit. Die angestrebten Forschungsergebnisse helfen außerdem, die Fertigung komplexer Tiefziehteile effizienter und ökologischer zu gestalten. Produzierende Unternehmen können ihre Prozessrouten in Bezug auf dessen Wirtschaftlichkeit optimieren und einen Beitrag zu einer nachhaltigeren Produktion von Tiefzieh-Produkten leisten.