TY - THES

T1 - Prozessportfolioerweiterung von fließgepressten Aluminium-Abrollkolben für PKW-Luftfederungssysteme in einem KMU

AU - Schoiswohl, Martin

N1 - gesperrt bis 06-06-2028

PY - 2024

Y1 - 2024

N2 - Das Fließpressen ist seit Jahren ein wichtiges Umformverfahren zur Herstellung rotationssymmetrischer Bauteile. Speziell durch die hohe Produktivität, Maßgenauigkeit, Material- und Energieeffizienz ist dieses Verfahren für Original Equipment Manufacturer (OEM) in der Automobilindustrie interessant. Bedingt durch die Energiewende und Umweltaspekte rückt Ressourcenschonung und Nachhaltigkeit immer mehr in den Fokus und wird in Zukunft als zusätzliches Auswahlkriterium für OEMs im Automobilbereich gelten. Aus diesem Grund wurden in dieser Arbeit insgesamt drei Prototypen konzipiert, simuliert und im Realversuch getestet. Als erster Schritt wurden zur tribologischen Optimierung des Fließprozesses mehrere Schmiermittel mittels experimentellen Ringstauchversuch untersucht und simulativ validiert. Aus den ausgewerteten Daten wurde ein Nomogramm erstellt, welches die tribologischen Eigenschaften der Schmiermittel gegenüberstellt und als Entscheidungshilfe für die Schmiermittelauswahl diente. In der Konstruktion wird die Auslegung der Stempel, Matrizen und Armierungsringen für den Fließprozess detailliert beschrieben. Um die Prozessfähigkeit der Konstruktion zu überprüfen, wurde eine numerische Simulation auf Basis der Finiten Elemente Methode (FEM) durchgeführt, welche als Machbarkeitsstudie für den Fließprozess zu verstehen ist. Dadurch konnten verschiedene Prozessparameter berechnet und untersucht werden, was folglich Optimierungspotentiale für den nachfolgenden Prototypen erkennen ließ. Im anschließenden Realversuch wurden die Prototypen auf ihre Prozessfähigkeit untersucht und gegebenenfalls die Schadensmechanismen zur Prototypenweiterentwicklung evaluiert. Als Resultat dieser Arbeit wurde in einem kleinen bis mittleren Unternehmen (KMU) ein neuer Fließpressprozess zur Produktportfolioerweiterung eines Aluminium-Abrollkolbens für PKW-Luftfederungssysteme entwickelt und implementiert. Die damit verbundene Prozessportfolioerweiterung um das Fließpressen soll das Unternehmen zukünftig als Zulieferer für größere Fließpressbauteile qualifizieren.

AB - Das Fließpressen ist seit Jahren ein wichtiges Umformverfahren zur Herstellung rotationssymmetrischer Bauteile. Speziell durch die hohe Produktivität, Maßgenauigkeit, Material- und Energieeffizienz ist dieses Verfahren für Original Equipment Manufacturer (OEM) in der Automobilindustrie interessant. Bedingt durch die Energiewende und Umweltaspekte rückt Ressourcenschonung und Nachhaltigkeit immer mehr in den Fokus und wird in Zukunft als zusätzliches Auswahlkriterium für OEMs im Automobilbereich gelten. Aus diesem Grund wurden in dieser Arbeit insgesamt drei Prototypen konzipiert, simuliert und im Realversuch getestet. Als erster Schritt wurden zur tribologischen Optimierung des Fließprozesses mehrere Schmiermittel mittels experimentellen Ringstauchversuch untersucht und simulativ validiert. Aus den ausgewerteten Daten wurde ein Nomogramm erstellt, welches die tribologischen Eigenschaften der Schmiermittel gegenüberstellt und als Entscheidungshilfe für die Schmiermittelauswahl diente. In der Konstruktion wird die Auslegung der Stempel, Matrizen und Armierungsringen für den Fließprozess detailliert beschrieben. Um die Prozessfähigkeit der Konstruktion zu überprüfen, wurde eine numerische Simulation auf Basis der Finiten Elemente Methode (FEM) durchgeführt, welche als Machbarkeitsstudie für den Fließprozess zu verstehen ist. Dadurch konnten verschiedene Prozessparameter berechnet und untersucht werden, was folglich Optimierungspotentiale für den nachfolgenden Prototypen erkennen ließ. Im anschließenden Realversuch wurden die Prototypen auf ihre Prozessfähigkeit untersucht und gegebenenfalls die Schadensmechanismen zur Prototypenweiterentwicklung evaluiert. Als Resultat dieser Arbeit wurde in einem kleinen bis mittleren Unternehmen (KMU) ein neuer Fließpressprozess zur Produktportfolioerweiterung eines Aluminium-Abrollkolbens für PKW-Luftfederungssysteme entwickelt und implementiert. Die damit verbundene Prozessportfolioerweiterung um das Fließpressen soll das Unternehmen zukünftig als Zulieferer für größere Fließpressbauteile qualifizieren.

KW - Fließpressen

KW - Umformtechnik

KW - KMU

KW - Finite Elemente Methode

KW - Metallographie

KW - Schadensanalytik

KW - Impact extrusion

KW - Metal forming

KW - SME

KW - Finite Elemente Method

KW - Metallography

KW - Damage analysis

M3 - Masterarbeit

ER -