Ansätze zur Kompensation der elastischen Matritzenaufweitung bei Kaltmassivumformprozessen von Jens Baumgarten

Zur Überwindung der bis heute z. T. ungelösten Probleme der elastischen Matrizen-aufweitung und ihrer negativen Effekte bei Kaltmassivumformprozessen wurde im Rahmen dieser Arbeit durch die Optimierung eines existierenden sowie die Formulierung und die Umsetzung eines neuen Ansatzes zur Kompensation der elastischen Matrizenaufweitung beigetragen. Die dazu notwendigen theoretischen und experimentellen Untersuchungen erfolgten am Beispiel der Kaltkalibrierstufe einer zweistufigen Verfahrensfolge zur umformenden Herstellung eines Planetenrads. Die im Rahmen des ersten Schwerpunkts dieser Arbeit durchgeführte Optimierung des Ansatzes der Werkzeugkorrektur stellt eine Weiterentwicklung der existierenden Ansätze durch die zusätzliche Berücksichtigung bisher vernachlässigter Einflussfaktoren auf die Maßhaltigkeit massivumgeformter Bauteile im Falle dreidimensionaler Problemstellungen dar. Den zweiten Schwerpunkt dieser Arbeit bildet die Formulierung und Umsetzung eines neuartigen werkzeugtechnischen Ansatzes zur Kompensation der elastischen Matrizenaufweitung, des Ansatzes des aktiven Dehnungsausgleichs. Diesem Ansatz liegt die Idee zu Grunde, den während der Umformung in der Matrize entstehenden Innendruck durch einen in die Matrize eingebrachten Elastomerring, der einen Gegendruck erzeugt, zu kompensieren. Die unter Umsetzung des Ansatzes des aktiven Dehnungsausgleichs experimentell hergestellten Zahnräder wiesen im Mittel um 40% niedrigere Profilabweichungen und um 30% niedrigere Flankenlinienabweichungen auf als die mit korrigierter konventioneller Matrize hergestellten Zahnräder, was auf eine erfolgreiche Kompensation der elastischen Matrizenaufweitung zurückzuführen ist. Darüber hinaus wurde durch das Konzept des aktiven Dehnungsausgleichs eine im Vergleich zum Prozess mit korrigierter konventioneller Matrize drastische Verminderung der notwendigen Ausstoßkraft erzielt.