Verfahren zur Herstellung hochpräziser großvolumiger Werkstücke im Fließpressen durch mehrfachwirkende Presssysteme (MASSIVCOOL_2)

Problemstellung
Die etablierten Fließpressverfahren sind zur Fertigung großer, hochpräziser Werkstücke ungeeignet, weil die während des Umformprozesses durch die Wechselwirkung zwischen Werkstück und Werkzeug entstehenden Zugspannungen im Werkzeug sowie resultierende Gesamtpresskräfte die Leistungsfähigkeit der Fertigungsanlagen weit übertreffen und mit etablierten Planungs- und Simulationswerkzeugen nicht abgebildet werden können Es bleibt die Fertigung in Warmumformung mit spanender Nacharbeitung. Die Ausfallrate der so gefertigten Komponenten ist hoch: Die Geometrien können nur äußerst aufwendig vollständig auf Maßhaltigkeit und Qualität überprüft werden – wodurch entweder eine hohe Ausfallwahrscheinlichkeit oder ein äußerst hoher Preis durch begrenzte Fertigungsleistungen folgt. Weil die Fertigung durch „Schmieden und Spanen“ langsam, nicht 100%-kontrollierbar und teuer ist, besteht damit der konkrete Bedarf nach neuen Produktionsverfahren, die mit innovativen Ansätzen zur Inline-Prozesskontrolle kombiniert werden.

Projektziel
Das Ziel des geplanten Projektes »MASSIVCOOL_2« ist es, diese Grenzen der Fertigungsverfahren zu überwinden. Dazu werden Forschungsarbeiten in Bezug auf Anlagentechnik mit einem innovativen, experimentellen Prozess zur Ermittlung von Verfahrens- und Prozessgrenzen verbunden. Das ermöglicht es, ein innovatives Umformverfahren mit mehrfachwirkendem Presssystem zu realisieren, welches das Ausformen der bekannten hochpräzisen Strukturen mit höchster Qualität in bislang unerreichten Dimensionen mit Rohlingen von bis zu 800 g Gewicht ermöglicht. Die Praktikabilität des Verfahrens, die Übertragung der erforschten Konzepte auf unterschiedliche Varianten sowie die Skalierung der Technologien wird am Beispiel eines Kühlkörpers für Leistungselektronik in elektromobilen Fahrzeugen demonstriert.

Vorgehensweise
Zu Beginn werden Umformprozesse in mehrfachwirkenden Presssystemen in einem experimentellen Prozess umfassend erforscht, um ein tiefes Verständnis der Wechselwirkungskräfte zwischen Werkstück und Werkzeug zu erlangen. Basierend auf diesen Erkenntnissen erfolgt eine wissensbasierte Auslegung eines optimalen Anlagenkonzepts, bestehend aus doppelwirkenden Pressen sowie einem integrierten Sensorkonzept. Anschließend werden in umfassenden Experimenten mit der definierten Demonstrator-Anlage Konstruktionsparadigmen für Werkzeuge und neue Messverfahren erforscht und geeignete Ansätze zur Integration der dabei erlangten experimentellen Parameter in Prozessplanung und Werkzeugkonstruktion entwickelt.

Ergebnisse und Anwendungspotential
Das ausführende KMU profitiert von den im Projekt erzielten Ergebnissen durch die Möglichkeit, eine neuartige Kaltmassivumformtechnologie für hochpräzise, großvolumige Werkstücke wie insbesondere Kühlkörper anzubieten. Durch die Eroberung neuer Marktsegmente im Bereich der Elektromobilität erhofft sich das Unternehmen Holzhauer ein Umsatzwachstum von bis zu 25 % in den nächsten Jahren. Darüber hinaus kann durch die Realisierung der neuen Technologie die Fertigungskapazität um mehr als 50 % gesteigert werden.

• Holzhauer GmbH & Co. KG