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Die Umformtechnik ist eine vielversprechende Produktionstechnologie, da sie durch kurze Fertigungszeiten und hohe Materialeffizienz ökologische und ökonomische Vorteile bietet. Gerade durch das Kaltfließpressen wird eine energie- und materialeffiziente Herstellung hochbeanspruchbarer, präziser Stahlbauteile erreicht. Steigende Anforderungen an Bauteile hinsichtlich Festigkeit, Gewicht und Funktionsintegration bringen etablierte umformtechnische Verfahren der Blech- und Massivumformung an ihre Grenzen. Eine Kombination der Verfahrensklassen Blech- und Massivumformung vereint deren spezifische Vorteile, erweitert die Grenzen etablierter Umformverfahren und ermöglicht die Herstellung geometrisch komplexer Bauteile. So sind gewichtsoptimierte (Blech-) Grundkörper mit lokaler Funktionalisierung durch filigrane Nebenformelemente wie Verzahnungen herstellbar. In der Wissenschaft und Technik wird diese Verfahrenskombination als Blechmassivumformung bezeichnet. Im Fokus dieser Arbeit steht die Herstellung blechmassivumgeformter Bauteile durch einen Vorwärts- und Querfließpressprozess. Bislang gelten die erreichbare Bauteilgenauigkeit und die versagenskritische Werkzeugbeanspruchung als maßgebliche Herausforderungen und erschweren eine industrielle Anwendung. Vor diesem Hintergrund zielt diese Arbeit auf die Schaffung eines grundlegenden Prozessverständnisses zum Fließpressen filigraner Verzahnungselemente am Beispiel von Lauf- und Sperrverzahnungen an Blechen ab. Das Prozesswissen bildet die Basis zur Erforschung von Maßnahmen zur Erweiterung aktueller Formgebungsgrenzen. Forming technology is a promising production technique as it offers ecological and economic advantages due to short production times and high material efficiency. Cold forging in particular enables energy- and material-efficient production of highly loadable, precise steel components. Increasing demands on parts in terms of strength, weight and functional integration are pushing established forming processes for sheet metal and bulk forming to their limits. A combination of the process classes sheet and bulk forming combines their specific advantages, extends the limits of established forming processes and enables the production of geometrically complex components. Thus, weight-optimized (sheet metal) base bodies with local functionalization can be produced with minute functional elements such as gear teeth. In science and technology, this combination of processes is known as sheet-bulk metal forming. This work focuses on the production of sheet-bulk metal formed components by a forward and lateral extrusion process. Up to now, the achievable geometrical accuracy and the failure-critical tool load have been considered as major challenges and hinder an industrial application. With this in mind, this work aims at creating a fundamental process understanding for the extrusion of minute gearing elements using the example of running and locking gears on sheet metal. The process knowledge is the starting point for research into measures to extend current forming limits. |
