Tribologische und geometrische Auslegung von additiv hergestellten Werkzeugeinsätzen zur Feinblechumformung

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Durch den Einsatz von Polymeren als Werkzeugwerkstoff können die Bereitstellungsaufwände von Umformwerkzeugen erheblich gesenkt werden. Dies geschieht durch die Untersuchung von Material-/Verfahrenskombinationen sowie Slicing-Einstellungen für additiv gefertigte Werkzeugeinsätze in der Feinblechumformung, um Werkzeugdeformation und -verschleiß zu minimieren. Die lange Bereitstellungszeit in der Serienproduktion ist oft auf hohe Prozessanforderungen und die komplexe Zerspanbarkeit von Werkzeugstählen zurückzuführen. Der Wechsel zu besser verarbeitbaren Materialien wie Polymeren ermöglicht eine Reduzierung von Zeit und Kosten. Mit einer hohen Marktdurchdringung von Additive Manufacturing, insbesondere Fused Filament Fabrication, können Polymere kostengünstig verarbeitet werden und bieten Vorteile wie geringe Investitionskosten und hohe Designflexibilität. Während konventionelle Materialien wie Werkzeugstahl nur im µm-Bereich verformt werden, zeigen Polymere elastische und plastische Deformationsverhalten. Bisherige Analysen haben Deformation, Reibung und Verschleiß bei kunststoffbasierten Werkzeugen vernachlässigt, weshalb eine eingehende Untersuchung der Reibungs- und Verschleißmechanismen erforderlich ist. Polymere haben eine geringere Abrasionsneigung, und nachgiebige Werkzeugsysteme reduzieren die Flächenpressung, was den Aufwand für die Werkzeugeinarbeitung mindert. Eine gezielte Optimierung der Material- und AM-Verfahrensk