Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPTForschungsprojekt »InnoCaT3«
Ziel der Innovationsallianz »Green Carbody Technologies« ist es, in einer gezielten markt- und anwendungsorientierten Kooperation von Wirtschaft und Wissenschaft die Prozesskette zur Fertigung von Fahrzeugkarosserien energie- und ressourcenschonender zu gestalten.
Im Verbundprojekt 3 »InnoCaT3 – Ressourceneffizienter Werkzeugbau« widmen sich die teilnehmenden Forschungseinrichtungen und Industrieunternehmen der Aufgabe, die Effizienz des Werkzeugbaus deutlich zu verbessern. In sieben Teilprojekten analysieren und optimieren sie dazu einzelne Aspekte der Prozesskette. Das Fraunhofer IPT als Koordinator des Verbundprojekts ist in zwei Teilprojekte involviert: Im Teilprojekt »Automatisierte Korrektur von Umformwerkzeugen« entsteht ein Robotersystem zur automatisierten Vermessung und Feinbearbeitung von Werkzeugen, mit dem sich Durchlaufzeiten verkürzen und damit Ressourcen effizienter nutzen lassen. Ziel im Teilprojekt »Verschleißreduktion von Tiefziehwerkzeugen durch Geometrie- und Aktivflächenoptimierung« ist eine »Shape-Optimierung« der Ziehkanten. Außerdem werden verschiedene Laseroberflächenverfahren für den lokalen Verschleißschutz der Werkzeugoberflächen qualifiziert, um den Ressourcenbedarf zu reduzieren
Projektlaufzeit
1.3.2010 bis 31.12.2012
Das Verbundprojekt wird vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) im Auftrag des BMBF betreut. (Förderkennzeichen: 02PO2730)
Teilprojekt 3.3.3 – Verschleissreduktion von Tiefziehwerkzeugen
Tiefziehwerkzeuge zur Umformung von hoch- und höherfesten Stählen oder von Aluminiumlegierungen für neue Leichtbaukonzepte im Automobilbereich unterliegen einem hohen Verschleiß. Dadurch erhöht sich der Ressourceneinsatz sowohl in der Fertigung als auch bei der Reparatur der verschlissenen Werkzeuge. Um hier die Effizienz zu verbessern und Kosten zu sparen, werden im Projekt die Aktivflächen der Werkzeuge durch gezielte Modifikationen von Werkstoff und Geometrie optimiert.
Das Fraunhofer IPT initiierte zu diesem Zweck gemeinsam mit dem Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen und sieben Unternehmen aus unterschiedlichen Bereichen des Werkzeugbaus das Teilprojekt 3.3.3 im Verbundprojekt »InnoCaT3«.
Die Projektpartner schaffen in einem iterativen Austausch zwischen Werkzeugentwicklern, Werkzeugbauern und Anwendern die Voraussetzungen für die Fertigung neuer, leistungsfähigerer Tiefziehwerkzeuge. Den Ausgangspunkt bildet hier eine Produktanalyse. Unter Leitung des Fraunhofer IPT entwickeln die Projektpartner die Laseroberflächenbehandlung für die anwendungsbezogene Funktionalisierung der hochbeanspruchten Werkzeugaktivflächen weiter. Parallel dazu entsteht unter Leitung des WZL ein FEM/BEM-Tool, das eine schnellere und genauere Berechnung der Werkzeugbelastungen selbst bei komplexen Geometrien erlaubt. Im Anschluss wird eine »Shape-Optimierung« der Ziehkantengeometrie anhand der berechneten Werkzeugbelastungen durchgeführt.
Die Kombination von Geometrie- und Werkstoffmodifikation der Aktivflächen soll die Standzeit der Werkzeuge im realen Einsatz verlängern und gleichzeitig die Ressourceneffizienz deutlich verbessern. Die Industriepartner im Projekt sind direkt an den Entwicklungen beteiligt und stellen sicher, dass sich die anwendungsorientierten Projektergebnisse für den industriellen Einsatz verwerten lassen. Die beteiligten Werkzeugbauunternehmen testen die modifizierten Tiefziehwerkzeuge direkt in ihrer Produktionsumgebung.
Folgende Partner sind an diesem Projekt beteiligt:
- Fraunhofer IPT, Aachen
- Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen
- Dinse GmbH, Hamburg
- FE-Design GmbH, Karlsruhe
- ModuleWorks GmbH, Aachen
- Mühlhoff Umformtechnik GmbH, Uedem
- Siebenwurst Werkzeugbau GmbH, Zwickau
- Volkswagen AG, Wolfsburg
- Welding Alloys Schweißlegierungs GmbH, Wachtendonk