Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Forschungsprojekt zu optimierten Oberflächen von Metallpulver-Spritzguss-Werkzeugen

17.08.2017

An der Hochschule Pforzheim wird seit mehreren Jahren an einer verbesserten Anwendung des sogenannten Laserauftragschweißens gearbeitet. Durch das Verfahren lassen sich Werkzeuge mit einem Oberflächenschutz beschichten und gegen Verschleiß zu schützen. „Dies zeigt deutlich den Vorteil von laserauftraggeschweißten Schutzschichten im Vergleich zu herkömmlich gehärtetem Werkzeugstahl und bekräftig die Motivation dieses Projektes“, so Dipl.-Ing. (FH) Tom Cruz, hauptverantwortlicher wissenschaftlicher Forschungsmitarbeiter an der Hochschule. Zum Projekt, das in Kooperation mit der Firma Ohnmacht & Baumgärtner GmbH (OBE) aus Ispringen entstanden ist, hat Tom Cruz nun eine Zwischenstudie vorgelegt.

Entstanden ist die Studie im Bereich Maschinenbau der Fakultät für Technik im Rahmen des Teilprojekts „Laserauftraggeschweißter Verschleißschutz mit geschichteten Funktionsoberflächen für MIM-Spritzgießwerkzeuge“. Das sogenannte „Metal Injection Moulding“ (MIM), also das Spritzgießen von Metall, ist ein modernes Fertigungsverfahren, mit dem kleine bis mittelgroße Bauteile, mit zum Teil sehr komplexen Geometrien, hergestellt werden können.


Die Projektpartner an einem Tisch: Dipl.-Ing. (FH) Tom Cruz, hauptverantwortlicher wissenschaftlicher Forschungsmitarbeiter von der Hochschule Pforzheim, (l.) und Johannes Maurath von der Firma OBE.

„Wir arbeiten daran, MIM-Werkzeuge verschleißfester zu machen. Dazu wird mit Hilfe des Laserpulverauftragschweißens Hartmetall in einem Mehrschichtsystem partiell aufgetragen. Das Verfahren lässt es zu, dass das Werkzeug ganz individuell an seine Beanspruchung angepasst und seine Lebensdauer damit um ein Vielfaches verlängert werden kann“, erklärt Tom Cruz.

Das Projekt entstand in Kooperation mit der Firma Ohnmacht & Baumgärtner GmbH (OBE) aus Ispringen, wo das Fertigungsverfahren von der Forschung in die Praxis übertragen wurde. Die Kooperation besteht seit 2016 und hat wesentliche Fortschritte gebracht. Begleitet wird das Projekt vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWI) sowie von der Zentrale Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM).

In der nun veröffentlichten Halbzeitstudie hat Tom Cruz gezeigt, dass unterschiedliches Verschleißverhalten beobachtet werden konnte und es zu einer massiven plastischen Verformung des bisher eingesetzten Werkzeugstahls im Vergleich zu den laserbeschichteten Referenzproben gekommen ist.

Dafür wurden in einem ersten Schritt Prüfstandversuche zur Messung der Abtragung und der Oberflächenzerrüttung von herkömmlich gehärtetem Werkzeugstahl und laserauftraggeschweißten Funktionsschichten durchgeführt. Funktionsflächen von unbeschichteten Werkzeugen werden plastisch verformt und zeigen einen deutlich erhöhten Materialabtrag.

Die Referenzproben der beschichteten Schutzschichten weisen keinen vergleichbaren Verschleiß aus. „Dies zeigt deutlich den Vorteil von laserauftraggeschweißten Schutzschichten im Vergleich zu herkömmlich gehärtetem Werkzeugstahl und bekräftig erneut die Motivation dieses Projektes“, so Tom Cruz.

Nach erfolgreicher Durchführung des ersten Teils des Projektes und der Wahl des geeigneten Hartmetall-Basismaterials wird in den folgenden Schritten das erste seriennahe Werkzeug gepanzert, um durch die Abformung weiterer Proben das Verschleißverhalten zu untersuchen.

Laserauftragschweißen:
Das relativ junge, aber hochflexible Beschichtungsverfahren birgt ein hohes Potential an praktischen Anwendungen. Bei dieser Art der Fertigung wird ein pulver- oder drahtförmiger Zusatzwerkstoff durch einen Laserstrahl aufgeschmolzen und mit dem Grundstoff verbunden. So lassen sich nicht nur Werkzeuge mit einem Oberflächenschutz beschichten und gegen Verschleiß schützen, auch kompliziert geformte Bauteile und kleinste Funktionsflächen können individuell bearbeitet und gepanzert werden. Das Laserauftragschweißen eignet sich damit besonders gut, um Werkzeuglebenszyklen durch Werkzeugreparaturen zu verlängern. Das Verfahren hat sich in der industriellen Anwendung etabliert, da die Marktpreise für Pulverwerkstoffe relativ günstig sind und die Vielfalt an leicht zu verarbeitenden Legierungswerkstoffen groß ist. Für die Industrie, insbesondere auch für kleinere und mittlere Unternehmen, bietet das Verfahren somit ein hohes Einsparungspotential an Ressourcen. In neuen Forschungsansätzen sollen weitere Werkstoffverbünde erzeugt werden, um die Verformbarkeit von Werkstoffen weiter zu verbessern.

Annika Borchers | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.hs-pforzheim.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Ultradünne transparente Silberschichten für Solarzellen
12.11.2018 | Ruhr-Universität Bochum

nachricht Heraeus erzielt Qualitätsschub beim 3D-Druck von hochleitfähigem Kupfer
08.11.2018 | Heraeus Holding GmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Rasende Elektronen unter Kontrolle

Die Elektronik zukünftig über Lichtwellen kontrollieren statt Spannungssignalen: Das ist das Ziel von Physikern weltweit. Der Vorteil: Elektromagnetische Wellen des Licht schwingen mit Petahertz-Frequenz. Damit könnten zukünftige Computer eine Million Mal schneller sein als die heutige Generation. Wissenschaftler der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) sind diesem Ziel nun einen Schritt nähergekommen: Ihnen ist es gelungen, Elektronen in Graphen mit ultrakurzen Laserpulsen präzise zu steuern.

Eine Stromregelung in der Elektronik, die millionenfach schneller ist als heutzutage: Davon träumen viele. Schließlich ist die Stromregelung eine der...

Im Focus: UNH scientists help provide first-ever views of elusive energy explosion

Researchers at the University of New Hampshire have captured a difficult-to-view singular event involving "magnetic reconnection"--the process by which sparse particles and energy around Earth collide producing a quick but mighty explosion--in the Earth's magnetotail, the magnetic environment that trails behind the planet.

Magnetic reconnection has remained a bit of a mystery to scientists. They know it exists and have documented the effects that the energy explosions can...

Im Focus: Eine kalte Supererde in unserer Nachbarschaft

Der sechs Lichtjahre entfernte Barnards Stern beherbergt einen Exoplaneten

Einer internationalen Gruppe von Astronomen unter Beteiligung des Max-Planck-Instituts für Astronomie in Heidelberg ist es gelungen, beim nur sechs Lichtjahre...

Im Focus: Mit Gold Krankheiten aufspüren

Röntgenfluoreszenz könnte neue Diagnosemöglichkeiten in der Medizin eröffnen

Ein Präzisions-Röntgenverfahren soll Krebs früher erkennen sowie die Entwicklung und Kontrolle von Medikamenten verbessern können. Wie ein Forschungsteam unter...

Im Focus: Ein Chip mit echten Blutgefäßen

An der TU Wien wurden Bio-Chips entwickelt, in denen man Gewebe herstellen und untersuchen kann. Die Stoffzufuhr lässt sich dabei sehr präzise dosieren.

Menschliche Zellen in der Petrischale zu vermehren, ist heute keine große Herausforderung mehr. Künstliches Gewebe herzustellen, durchzogen von feinen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Kalikokrebse: Erste Fachtagung zu hochinvasiver Tierart

16.11.2018 | Veranstaltungen

Können Roboter im Alter Spaß machen?

14.11.2018 | Veranstaltungen

Tagung informiert über künstliche Intelligenz

13.11.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Mikroplastik in Kosmetik

16.11.2018 | Studien Analysen

Neue Materialien – Wie Polymerpelze selbstorganisiert wachsen

16.11.2018 | Materialwissenschaften

Anomale Kristalle: ein Schlüssel zu atomaren Strukturen von Schmelzen im Erdinneren

16.11.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics