mikromal – Sonderforschungsbereich 747 „Mikrokaltumformen“ der Universität Bremen

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Mikrokaltumformen?

Gradientenwerkzeug-werkstoffe für Mikrokaltumformung

Bei Mikrokaltumformungsprozessen ist die Auswahl der Werkzeugwerkstoffe ein wichtiges Thema.

In verschiedenen Bereichen des Werkzeugs ist die Belastung unterschiedlich, deswegen sind unterschiedliche Materialeigenschaften in den entsprechenden Bereichen erforderlich. Die Arbeitsfläche des Werkzeugs zum Beispiel muss hart und verschleißfest sein und der Werkzeugkörper soll eine gewisse Zähigkeit aufweisen. Um diese Anforderung zu erfüllen, können wir verschiedene Materialien in verschiedenen Bereichen des Werkzeugs verwenden. Die Kombination von unterschiedlichen Materialien kann durch die Verwendung von Gradientenwerkstoffen realisiert werden.

Gradientenwerkstoffe sind Werkstoffe, deren Zusammensetzung, Struktur und Gefüge sich in einer Raumrichtung ändern. Daraus ergibt sich die Möglichkeit die Bauteile mit unterschiedlichen Materialeigenschaften in verschiedenen Bereichen speziell an einzelne Anwendungsfälle anzupassen. Solche Werkstoffe besitzen gegenüber beschichteten oder sandwichartig aufgebauten Materialien den Vorteil, dass sie niedrigere innere Spannungen aufweisen und sie nicht zum Auftrennen neigen.

Im Rahmen des Projekts wurden gradierte Werkzeugwerkstoffe mittels eines so genannten Co-Sprühkompaktierverfahrens hergestellt. Dabei werden zwei Werkzeugstähle separat erschmolzen und gleichzeitig in zwei Sprühkegeln zerstäubt. Bei teilweiser Überlagerung der beiden Sprühkegel mischen sich die Stähle in der Überlagerungszone und es bildet sich eine Gradientenzone zwischen den einzelnen Stahllagen. Damit lassen sich für verschiedene Werkzeugbereiche deutlich unterschiedliche Eigenschaften erzeugen, so dass bspw. der Werkzeugkörper relativ biege- und wechselfest und die Wirkfläche hart und hochverschleißfest sein kann.

Meine Aufgabe ist die Entwicklung der neuen Co-Sprühkompaktierverfahren für die Herstellung der gradienten Werkzeugwerkstoffe. Um einen guten Gradientenwerkstoff zu erzeugen, sollten die Prozessparameter sorgfältig ausgewählt werden. Anschließend untersuche ich die Gradientenwerkstoffe im Hinblick auf die Struktur und die Materialeigenschaften. Letztendlich werden Mikrokaltumformwerkzeuge, z.B. Rundknetwerkzeuge und Tiefziehwerkzeuge, aus den Gradientenwerkstoffen gefertigt und bei Mikrokaltumformprozessen eingesetzt.

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Fax + 49 421 218-58063

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