Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST
Sensorisches Tiefziehwerkzeug.
Sensorik für die Metallumformung
Herausforderung
Um global wettbewerbsfähig zu bleiben, benötigen Hersteller ein tieferes Verständnis für die In-Situ- und Echtzeit-Erfassung von Prozessdaten. Zum Beispiel sind Parameter wie Temperatur und Druck wichtig für Qualität und Optimierung. Das CORNET-Projekt SensoFut bietet die Antwort auf die Erfassung dieser Daten mittels einer Sensorbeschichtung in der Metallumformung, die kontinuierlich Informationen erfassen kann.
Lösung
Das Fraunhofer IST hat in diesem Projekt ein multisensorisches Dünnschichtsystem entwickelt, das direkt auf die Oberfläche von Werkzeugen und modulare Einsätze aufgebracht wird. Es handelt sich um ein Mehrschichtsystem, das neben der lokalen Kraft- und Druckmessung auf komplex geformten Oberflächen auch eine lokale Temperaturmessung in verschiedenen Bereichen des Bauteils ermöglicht und eine hohe Verschleißfestigkeit aufweist.
Mehrwert
Die sensorischen Werkzeuge für die Metallumformung, hier zum Tiefziehen und Biegen, wurden in Maschinen am Fraunhofer IWU integriert. Sie messen Druck- und Temperaturverteilungen im Kontakt mit dem umzuformenden Blech während des Umformprozesses. So lassen sich z. B. Risse und Falten im tiefgezogenen Material vermeiden.
Einblicke ins Projekt
Sensorisches Tiefziehwerkzeug mit vollständigem Sensoraufbau.
Schematische Darstellung des multifunktionalen Schichtsystems.
Exemplarisches Messergebnis eines Tiefziehprozesses.
Das Sensordesign auf dem Blechbiegewerkzeug
Farbliche Darstellung der beanspruchten Kraftsensorstrukturen F1 bis F8 und Temperaturmäanderstrukturen T1 bis T4 während des Blechbiegeprozesses.
Charakteristische Verläufe der einzelnen Sensorstrukturen beim Biegeprozess (Blechziehkraft F = 10 kN, Blechtemperatur T = 200 ºC).
Förderhinweis
Die beschriebenen Ergebnisse wurden innerhalb des Projekts SensoFut (Sensorized Future – Sensing of temperature and pressure in harsh environments) erzielt, an dem das Fraunhofer IST gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU und der belgischen Forschungsvereinigung Sirris gearbeitet hat. SensoFut wurde im 13. Cornet Call (Collective Research Networking) durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) und der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF) gefördert.
(vormals Bundesministerium für Wirtschaft und Energie, BMWi)
