Hybride Werkzeuge für das Tiefziehen
Bernd-Arno Behrens, Haci Murat Demir
Die kontinuierlich zunehmende Variantenvielfalt im Automobilbau, bedingt durch den stetig wachsenden Individualisierungswunsch des Kunden, führt zu einem permanenten Rückgang der Losgrößen und einer damit verbundenen anwachsenden Nischenproduktion. Um diesem, in vielen Produktionszweigen vorherrschenden Trend, gerecht zu werden, ist die Industrie gefordert, alternative stückzahloptimierte Werkzeugtechnologien in ihre Produktionsprozesse einzubinden um bis dato nur unzureichend ausgeschöpfte Kosteneinsparpotenziale zu erschließen. Eine derzeit bekannte stückzahloptimierte Werkzeugtechnologie ist der Einsatz von Nickelschalenwerkzeugen. Hierbei handelt es sich um ein hybrides Werkzeugsystem aus einer verschleißfesten Werkzeugaktivfläche (Nickel) und einem polymeren Hinterbau. Bisherige Untersuchungen ergaben ein Kosteneinsparungspotenzial von bis zu 40% gegenüber herkömmlichen Werkzeugtechnologien. Wesentliche wirtschaftliche Vorteile ergeben sich produktionstechnisch vor allem durch die chemische Abscheidung des Nickels mittels NVD-Verfahren gegenüber konventioneller galvanischer Abscheidetechnik. In der vorliegenden Arbeit erfolgt, beginnend mit ergänzenden tribologischen Untersuchungen, eine Optimierung der beschriebenen hybriden Werkzeugtechnologie. Erstmals werden derartige Werkzeuge im Hinblick auf deren belastungsangepasste Umformaufgabe mittels FE-Simulation abgebildet und analysiert. Ferner kann durch den konstruktiven Einsatz eines Betonhinterbaus eine weitere Kostenreduktion erzielt werden. Gleichermaßen unterliegen die Problematik der Änderungsmöglichkeiten des Umformwerkzeugs als auch die alternative Umsetzung eines Betonhinterbaus auf Grundlage weiterer experimenteller Versuche einer detaillierten Prüfung. Aufbauend auf den Ergebnissen und Erkenntnissen dieser Arbeit erweist sich der industrielle Einsatz des untersuchten Werkzeugsystems als durchaus praxisnah und rentabel. Viel versprechend erscheint insbesondere die effiziente Nutzung eines derartigen Werkzeugkonzeptes im Bereich des Prototypenbaus und der mittleren Serienproduktion.
