Thermisch beschichtete, faserverstärkte Polymerwerkzeuge für die Umformung höherfester Blechwerkstoffe

In dieser Arbeit werden thermisch beschichtete hybride Tiefziehwerkzeuge auf Polymerbasis für die Umformung höherfester Blechwerkstoffe im Bereich der Klein- bis Mittelserienproduktion untersucht. Der Schwerpunkt liegt hierbei in der Entwicklung kosteneffizienter und in kürzester Zeit einsatzbereiter Tiefziehwerkzeuge. Die Realisierung des hybriden Tiefziehwerkzeugs erfolgt in Differenzialbauweise mit einem polymeren Werkzeuggrundkörper und einer thermisch gespritzten Beschichtung als Verschleißschutz. Die Steifig- und Festigkeit des polymeren Werkzeuggrundkörpers kann durch die Zugabe von Füllstoffen und die Verwendung von Faser-Kunststoff-Verbunden gesteigert werden. Hierdurch ergeben sich zum einen höhere Sicherheiten gegen Werkzeugversagen bei der Umformung höherfester Blechwerkstoffe und zum anderen eine Reduzierung der Belastung der thermisch gespritzten Wirkflächen. Zur Herstellung dieser Spritzschichten wird ein indirekter Beschichtungsprozess entwickelt, wodurch eine ausreichende Haftung der Beschichtung zum Werkzeuggrundkörper erreicht werden kann. Des Weiteren sind diese Spritzschichten als Wirkflächen für Blechumformprozesse ohne Nachbearbeitung geeignet. Gegenüber gewöhnlichen Polymerwerkzeugen kann hierdurch die Verschleißbeständigkeit signifikant gesteigert und die angestrebte Stückzahl von Blechformteilen hergestellt werden. Das hybride Tiefziehwerkzeug eignet sich sowohl für die Umformung weicher Tiefziehstähle als auch höherfester Stahlgüten. Hierbei kann eine vergleichbare Genauigkeit wie bei konventionellen Tiefziehwerkzeugen erzielt werden. Die höhere Nachgiebigkeit des hybriden Tiefziehwerkzeugs gegenüber einem Stahlwerkzeug vermindert lokale Kontaktdruckspitzen. Dies bietet gegenüber konventionellen Werkzeugen den Vorteil kürzerer Einarbeitungszeiten.