Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Alles oder nichts: Eine Gratwanderung zwischen zu viel und zu wenig

15.08.2011
Gesteuerte Gratbahn soll Formfüllung beim Schmieden gewährleisten

Materialeinsparungen sind ein Dauerthema in der Schmiedeindustrie. Wie trotz weniger Materialeinsatz eine gleichbleibende Bauteilqualität erreicht werden kann, ist seit dem 1. August 2011 Forschungsthema am IPH – Institut für Integrierte Produktion Hannover. Die Wissenschaftler aus Hannover prüfen in einem neuen Projekt den Einsatz einer variablen gesteuerten Gratbahn.


Ohne und mit Grat geschmiedetes Pleuel – Dank der gesteuerten Gratbahn soll das Schmieden zukünftig auch bei weniger Materialeinsatz nicht gleich zur Gratwanderung werden. (Quelle: IPH)

Die Entscheidung darüber, wie viel Material bei der Herstellung von Spurstangen, Querlenkern und anderen komplizierten Schmiedeteilen eingesetzt wird, ist eine wahre Gratwanderung. Wird zu wenig Material verwendet, so kommt es unter Umständen zu einem der häufigsten Schmiedefehler: Die Werkzeugform wird nicht komplett ausgefüllt. Die Folge: Ausschuss. Ein mehr an eingesetztem Material ist meist auch keine Alternative. Denn die Materialkosten verursachen ohnehin fast die Hälfte der Bauteilkosten. Zudem muss das überschüssige Material (Grat) später mühsam vom Bauteil entfernt werden.

Materialeinsparungen beim Schmieden bieten das größte Potenzial für Kosteneinsparungen. Die Herausforderung besteht jedoch darin, trotzdem ein qualitativ hochwertiges Bauteil zu fertigen. Das IPH untersucht nun, wie zukünftig trotz weniger Materialeinsatz die Ausfüllung der Gesenkform gewährleistet werden kann. Ansetzen möchten die Wissenschaftler direkt am Werkzeug. Beim konventionellen Schmieden fließt das überschüssige Material durch den Gratspalt aus dem Gesenk ab. Dieser Spalt hat eine bestimmte unveränderliche Größe, die bei der Konstruktion festgelegt wird. In ihrem neuen Forschungsprojekt möchten die Wissenschaftler am IPH untersuchen, wie ein flexibel steuerbarer Gratspalt zu einer vollständigen Ausfüllung des Gesenks bei wenig Materialeinsatz beitragen kann.

Wird weniger Material eingesetzt, so können Volumen- und Temperaturschwankungen negative Folgen für die Formfüllung des Gesenkes haben. In dem Forschungsprojekt soll untersucht werden, wie diese Effekte mit Hilfe einer gesteuerten Gratbahn beeinflusst werden können. „Durch eine Steuerung der Gratbahn können wir zukünftig besser auf Volumen- und Temperaturschwankungen reagieren und somit eine vollständige Formfüllung gewährleisten“, prognostiziert Prof. Dr.-Ing. Bernd-Arno Behrens, einer der drei geschäftsführenden Gesellschafter am IPH. „Sogar komplizierte Langteile könnten dadurch bald mit weniger Materialeinsatz hergestellt werden.“

In dem Forschungsprojekt soll zunächst geprüft werden, wie die Gratbahn gesteuert werden könnte. Denkbar ist eine passive Steuerung über Federn oder eine aktive mittels Hydraulik. Anschließend wird zur Auslegung der Bauteile ein FEM-Modell entwickelt, das das neue Werkzeug abbilden kann. Im letzten Schritt werden die Ingenieure die Einflüsse von Temperatur und Werkstoffen in Versuchen überprüfen.

Seit mehr als einem Jahrzehnt forscht das IPH mit anderen Instituten im Sonderforschungsbereich 489 zum gratlosen Präzisionsschmieden. Gratlos bedeutet, dass gar kein Materialüberschuss bei der Herstellung entsteht. Für die Herstellung von einfachen rotationssymettrischen Bauteilen, z. B. Zahnrädern, hat sich dieses Verfahren in der Praxis etabliert. Komplizierte Langteile, wie Spurstangen oder Querlenker, hingegen werden weiterhin konventionell mit Grat geschmiedet. Weil die Entwicklung der Werkzeuge für die anspruchsvolleren Bauteile derzeit noch teuer ist, ist das gratlose Präzisionsschmieden in diesem Bereich kaum verbreitet. Angestrebt wird daher zunächst eine Reduzierung des Grats.

Das Forschungsprojekt „Mechanismen zur Steuerung einer variablen Gratbahn und deren Einfluss auf die verschleiß- und volumenschwankungsabhängige Formfüllung beim Gesenkschmieden“ wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert. Es ist zum 1. August 2011 gestartet und läuft bis zum 31. Juli 2013.

Meike Wiegand | idw
Weitere Informationen:
http://www.iph-hannover.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Fraunhofer IFAM erweitert den Forschungsbereich »Beschichtungen für Bewuchs- und Korrosionsschutz«
11.01.2017 | Fraunhofer IFAM

nachricht Schrauben mit Köpfchen
10.01.2017 | Technische Universität Chemnitz

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Erforschung von Elementarteilchen in Materialien

Laseranregung von Semimetallen ermöglicht die Erzeugung neuartiger Quasiteilchen in Festkörpersystemen sowie ultraschnelle Schaltung zwischen verschiedenen Zuständen.

Die Untersuchung der Eigenschaften fundamentaler Teilchen in Festkörpersystemen ist ein vielversprechender Ansatz für die Quantenfeldtheorie. Quasiteilchen...

Im Focus: Studying fundamental particles in materials

Laser-driving of semimetals allows creating novel quasiparticle states within condensed matter systems and switching between different states on ultrafast time scales

Studying properties of fundamental particles in condensed matter systems is a promising approach to quantum field theory. Quasiparticles offer the opportunity...

Im Focus: Mit solaren Gebäudehüllen Architektur gestalten

Solarthermie ist in der breiten Öffentlichkeit derzeit durch dunkelblaue, rechteckige Kollektoren auf Hausdächern besetzt. Für ästhetisch hochwertige Architektur werden Technologien benötigt, die dem Architekten mehr Gestaltungsspielraum für Niedrigst- und Plusenergiegebäude geben. Im Projekt »ArKol« entwickeln Forscher des Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern aktuell zwei Fassadenkollektoren für solare Wärmeerzeugung, die ein hohes Maß an Designflexibilität erlauben: einen Streifenkollektor für opake sowie eine solarthermische Jalousie für transparente Fassadenanteile. Der aktuelle Stand der beiden Entwicklungen wird auf der BAU 2017 vorgestellt.

Im Projekt »ArKol – Entwicklung von architektonisch hoch integrierten Fassadekollektoren mit Heat Pipes« entwickelt das Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern...

Im Focus: Designing Architecture with Solar Building Envelopes

Among the general public, solar thermal energy is currently associated with dark blue, rectangular collectors on building roofs. Technologies are needed for aesthetically high quality architecture which offer the architect more room for manoeuvre when it comes to low- and plus-energy buildings. With the “ArKol” project, researchers at Fraunhofer ISE together with partners are currently developing two façade collectors for solar thermal energy generation, which permit a high degree of design flexibility: a strip collector for opaque façade sections and a solar thermal blind for transparent sections. The current state of the two developments will be presented at the BAU 2017 trade fair.

As part of the “ArKol – development of architecturally highly integrated façade collectors with heat pipes” project, Fraunhofer ISE together with its partners...

Im Focus: Mit Bindfaden und Schere - die Chromosomenverteilung in der Meiose

Was einmal fest verbunden war sollte nicht getrennt werden? Nicht so in der Meiose, der Zellteilung in der Gameten, Spermien und Eizellen entstehen. Am Anfang der Meiose hält der ringförmige Proteinkomplex Kohäsin die Chromosomenstränge, auf denen die Bauanleitung des Körpers gespeichert ist, zusammen wie ein Bindfaden. Damit am Ende jede Eizelle und jedes Spermium nur einen Chromosomensatz erhält, müssen die Bindfäden aufgeschnitten werden. Forscher vom Max-Planck-Institut für Biochemie zeigen in der Bäckerhefe wie ein auch im Menschen vorkommendes Kinase-Enzym das Aufschneiden der Kohäsinringe kontrolliert und mit dem Austritt aus der Meiose und der Gametenbildung koordiniert.

Warum sehen Kinder eigentlich ihren Eltern ähnlich? Die meisten Zellen unseres Körpers sind diploid, d.h. sie besitzen zwei Kopien von jedem Chromosom – eine...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Über intelligente IT-Systeme und große Datenberge

17.01.2017 | Veranstaltungen

Aquakulturen und Fangquoten – was hilft gegen Überfischung?

16.01.2017 | Veranstaltungen

14. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

12.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Erforschung von Elementarteilchen in Materialien

17.01.2017 | Physik Astronomie

Wasser - der heimliche Treiber des Kohlenstoffkreislaufs?

17.01.2017 | Geowissenschaften

Kieselalge in der Antarktis liest je nach Umweltbedingungen verschiedene Varianten seiner Gene ab

17.01.2017 | Biowissenschaften Chemie