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Die heutige Formgebungstechnik steht vor Herausforderungen hinsichtlich der Vielfalt und großen Menge an immer neuen Werkstoffen, die den Einsatz von höher- und höchstfesten Materialien erfordern, um Ressourcen während der Einsatzdauer der Produkte zu sparen. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, setzt der Werkzeug- und Formenbau auf Hartmetallwerkzeuge für die Massenumformung, die zum Beispiel in der sich neu entwickelnden E-Mobilitätsbranche eingesetzt werden oder auch in für die Produktion von Leichtbauteilen im Maschinenbau. Neuere Studien bewerten den Einsatz von hochfesten Umformwerkzeugen aus Hartmetall. Es wird deutlich, dass die Verfügbarkeit und Nutzung dieser Art von Werkzeugen für ein breites Feld von industriellen Anwendern noch nicht gegeben ist. Insbesondere bei hochfesten Umformwerkzeugen erlaubt die Prozesskette keinen effektiven Werkzeugbau, der zu schnellem Erfolg und kurzer Markteinführungszeit führt. Während die Nachfrage nach hochfesten Formgebungswerkzeugen aufgrund des Zeit- und Kostendrucks insbesondere bei kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) steigt, können die Materiallieferanten für die Hartmetallwerkzeuge nur vorgeformte Rohlinge in bestimmten Abmessungen und Geometrien liefern. In der derzeitigen Prozesskette müssen diese Rohlinge in mehreren Schritten und mit hohem Aufwand bearbeitet werden, bis die gewünschten Geometrie- und Oberflächen- sowie Werkstoffanforderungen erfüllt werden können. Die meisten der erforderlichen Verfahrensschritte erfordern teure Geräte und aufgrund der großen Härte einen erheblichen Zeit- und Wissensaufwand. Dieses Projekt hat zum Ziel, die Prozesskette für den Werkzeug- und Formenbau von Hartmetallwerkzeugen zu verkürzen, die durch ihre Oberflächeneigenschaften während des Herstellungsprozesses an ihre Aufgabe angepasst werden. Die Werkzeuge sollen eine längere Lebensdauer haben, und bis zum Ausfall soll eine größere Anzahl von Teilen mit ihnen hergestellt werden können. Diese Ziele können zum einen durch mechanische Behandlung (mechanisches Oberflächenhämmern, MHP) des Rohmaterials (Pulver) während der endkonturnahen Rohlingsherstellung gefolgt von Hartfräs- und Schleifprozessen sowie einer maschinellen Oberflächenbearbeitung erreicht werden. Andererseits wird MHP zum Aufbau von Rohlingen durch schichtweise Verdichtung eingesetzt. In ähnlicher Weise wird bei der Materialextrusions-AM (MEAM, einem auf FFF basierenden Verfahren) additiv ein Grünkörper für das anschließende Sintern des Hartmetalls hergestellt. Als Verfahren der additiven Fertigung (AM) werden diese Verfahren den Gestaltungsspielraum erheblich vergrößern und hohe Flexibilität für kleine und mittlere Serien schaffen. In Kombination mit der oben erwähnten Werkstoffeinstufung können möglicherweise große Potenziale erschlossen werden. Vor allem KMU profitieren von solchen veränderten Prozessketten durch günstigere Maschinen und eine höhere Werkzeugverfügbarkeit und werden so in die Lage versetzt, mit größeren Unternehmen im Werkzeug- und Formenbau zu konkurrieren. Die Errungenschaften dieses Projekts können leicht genutzt werden, da mehrere Verfahrensschritte der neuen Prozesskette bereits auf industrieller Ebene angewendet werden. Bislang gibt es keine Forschung auf dem Gebiet der vorverdichteten Hartmetallwerkzeuge, und der Bedarf an zuverlässigen Daten in diesem Bereich des Maschinenbaus ist für alle an diesem Projekt beteiligten Unternehmen hoch. Das Projektkonsortium besteht daher aus der German Cold Forging Group als Projektleiter, dem Institut PtU der Technischen Universität Darmstadt, den Instituten wbk/IAM-WK des KIT in Karlsruhe, der Forschungsstiftung ecoplus, RHP und dem IFT der TU Wien aus Österreich. Alle Teilnehmer sind in ihrem Forschungsbereich namhaft und für ihre Fähigkeiten zur gemeinsamen Durchführung eines CORNET-Projekts bekannt. |
