Überlegene 3D-Mikroumformung
Metallumformung, im Wesentlichen eine Form der Blechumformung, ist eine im Allgemeinen effiziente Methode zur Fertigung großer Teile. Für 3D-Mikrobauteile erfordert das Verfahren jedoch viele zusätzliche und unwirtschaftliche Schritte, die beseitigt werden müssen, wenn Europa seine Wettbewerbsfähigkeit in diesem Bereich erhalten will. Das EU-finanzierte Projekt HIPR (High-precision micro-forming of complex 3D parts) demonstrierte die Machbarkeit eines effizienten neuen Mikro-Umformungsverfahrens. Es zeigte sich, dass die neue Methode die höchsten Qualitätsstandards erreichte und gleichzeitig Kosten und Umweltbelastung reduzierte, während die Produktivität gesteigert werden konnte. Die Arbeiten konzentrierten sich auf drei Hauptbereiche. Zur Erhöhung der Standzeit untersuchte das Team Werkzeugmaterialien wie etwa Hartmetall und Keramik. Außerdem untersuchten die Forscher neue Beschichtungen und Oberflächenmodifizierungstechniken. Gleichzeitig überprüfte die Gruppe Strategien für die Werkzeugherstellung, um damit die erforderlichen Mikromerkmalen zu ermöglichen. Die Studie untersuchte Technologien wie Ultrapräzisionsschleifen und Laserablation, wobei die gewünschten Ergebnisse erzielt werden konnten. Zu den neuen Methoden gehörte die In-line-Messung von 3D-Formen und Materialeigenschaften. Die Messungen deckten auch Werkzeugkraft und -temperatur ab, was dabei half festzustellen, wann die Produktion angehalten werden muss, weil ein Werkzeug das Ende seiner Lebensdauer erreicht hat. Das Ergebnis war eine hundertprozentige Qualitätskontrolle. Die Prozessmodellierung für Voraussagen über den Prozess umfasste die Implementierung eines Werkzeugverschleiß- und Frakturmodells, das in herkömmliche Modellierungssoftware der Finite-Elemente-Methode (FEM) integriert werden kann. Hierfür modellierte das Team ausgewählte Werkzeugmaterialien, untersuchte die Umsetzung mit FEM-Code und sagte ausgewählte Mikro-Umformungsprozesse voraus. Die nutzbaren Ergebnisse umfassen eine Mikrofertigungspilotlinie mit 15-Tonnen-Presse, ein sensorbestücktes Stanzwerkzeug, ein In-line-Messsystem und ein Vorhersagemodell für die Werkzeuglebensdauer. Für jedes Element entwickelte die Gruppe einen Marketingplan, der auch Risiken und Eventualitäten umfasste. Die neuen Werkzeuge und Werkzeug-Management-Systeme des HIPR-Projekts erhöhen die Produktivität und erreichen eine höhere Gesamtqualität. Die Ergebnisse tragen zur Stärke und Wettbewerbsfähigkeit der europäischen Industrie bei.
Schlüsselbegriffe
Mikroumformvorgang, Stanzmetall, Werkzeugmaterialien, Metallumformung, Herstellung, HIPR, 3D-Teile
