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6 TP6: Anwendungsangepasste Mehrlagenbeschichtungen für Kaltmassivumformwerkzeuge und deren Bewertung durch innovative Prüfverfahren

Arbeitsfeld:

In der Kaltmassivumformung tritt aufgrund der hohen tribologischen und mechanischen Beanspruchung Verschleiß an den Werkzeugen auf. Die Verschleißerscheinungen beeinträchtigen die Oberflächengüte des Werkstücks und führen zum frühzeitigen Ausfall des Werkzeugs. Zur Erhöhung der Standzeiten der Werkzeuge werden bisher überwiegend Monolagenschichten eingesetzt, die nur unzureichend auf einzelne Anwendungsfälle abgestimmt werden können.
Ziel des Teilprojekts ist es, durch den Einsatz neuartiger Mehrlagenbeschichtungen die Schichteigenschaften gezielt an die Anforderungen der unterschiedlichen Beanspruchungsfälle anzupassen. Dabei sollen Richtlinien entwickelt werden, die eine anwendungsangepasste Schichtauswahl ermöglichen.
Ausgewählte Mehrlagenbeschichtungen werden bezüglich ihrer Reib- und Verschleißeigenschaften untersucht, um ihre Leistungsfähigkeit zu testen. Dabei kommen innovative Prüfverfahren wie der Double Cup Extrusion-Test zur Reibfaktorbestimmung und ein kombinierter Schneid-Schicht-Fließpressversuch zur Verschleißbestimmung zum Einsatz. Basierend auf den Ergebnissen erfolgt eine Weiterentwicklung der Beschichtungen.
Unter Berücksichtigung aller direkten und indirekten Kosten beeinflussen die Werkzeugkosten bei komplexen Bauteilen bis zu 30% der Produktionskosten. Die Standzeit des Werkzeugs hat somit enormen Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit eines Verfahrens. Zudem werden durch Mehrlagenbeschichtungen die Prozessgrenzen erweitert, wodurch die Herstellung komplexerer Bauteile überhaupt erst ermöglicht wird.