EFB-Forschungsbericht Nr. 219

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Galvanoschalen für die Blechumformung

Verfasser:
Bernd-Arno Behrens, Eckart Doege, Stefan Mütze - Institut für Umformtechnik und Umformmaschinen (IFUM) der Universität Hannover

ISBN 978-3-86776-176-5  -  84 Seiten, 63,10 €


Zusammenfassung

EFB/AiF-Forschungsvorhaben 12918N

Innerhalb des Forschungsvorhabens wurden systematische Untersuchungen in Bezug auf die Eignung von Galvanoschalenwerkzeugen für die Blechumformung durchgeführt. Galvanoschalenwerkzeuge bestehen aus einer verschleißfesten Werkzeugaktivfläche (Nickel oder Nickellegierung) und einem Werkzeughinterbau aus einem polymeren Material (Kunststoff). Die Fertigungszeit für Galvanoschalenwerkzeuge bestimmt sich im wesentlichen durch den galvanischen Prozess. Die durchschnittliche Zeitdauer für die Herstellung einer Galvanoschale beträgt in Abhängigkeit der gewünschten Schalendicke und der Schalengeometrie vier bis sieben Wochen. Vorteilhaft hierbei ist jedoch, dass in einem elektrolytischen Bad in Abhängigkeit von der Größe mehrere Galvanoschalen zeitgleich hergestellt werden können.

Das Forschungsvorhaben beinhaltete als wesentliche Aufgabenschwerpunkte:

  • Ermittlung des Reibverhaltens
  • Ermittlung der Verschleißfestigkeit von Galvanoschalenwerkstoffen im Vergleich zu konventionellen Werkzeugwerkstoffen
  • Erstellung eines Anforderungskataloges an ein geeignetes Hinterbaumaterial
  • Untersuchung der Prozesseignung für das Tiefziehen von Feinblechen.

Bei experimentellen Untersuchungen zum Reibverhalten von Galvanoschalen konnte das teilweise günstigere tribologische Verhalten verschiedener Galvanoschalenwerkstoffe im Vergleich zu konventionellen Werkzeugwerkstoffen herausgestellt werden.

Die Verschleißversuche auf dem Prüfstand des IFUM Hannover zeigten, dass Galvanoschalenwerkzeuge ein sehr gutes Verschleißverhalten aufweisen und somit eine alternative Werkzeugtechnologie für die Fertigung mittlerer Serien (100.000 bis 150.000 Teile) darstellen.

Als bestens geeignete Hinterbaumaterialien wiesen die Untersuchungsergebnisse 3k- Gießsysteme auf Polyurethanbasis aus. Hinsichtlich der Art der Hafthilfenkonstruktion wurden mit eingalvanisierten Inserts und eingeschraubten Bolzen die besten Ergebnisse erzielt.

Ansatzweise wurden darüber hinaus geeignete Möglichkeiten zur Reparatur und Geometrieänderung diskutiert. Als geeignete Verfahren bieten sich hierbei span-abhebende Verfahren an. In Abhängigkeit des Änderungsaufwands kann darüber hinaus ebenfalls nahezu in beliebigem Ausmaß mit partiellen Einsätzen gearbeitet werden.

Die Tiefziehversuche ergaben gute Umformergebnisse mit beschichteten Aluminium- und höherfesten Stahlblechqualitäten. Im Rahmen der Praxisumsetzung wird derzeit bei einem Zulieferer für die Automobilindustrie mit einem Galvanoschalenwerkzeug erfolgreich produziert. Die aktuelle Produktionszahl beträgt 120.000 Blechteile. Der ermittelte Kostenvorteil eines Galvanowerkzeugs im Vergleich zu einem Werkzeug aus Gussmaterial beträgt nahezu 40 %.

 


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