Verbundvorhaben: AM-Werkzeuge - Steigerung der Energieeffizienz entlang der Prozesskette zur Fertigung von Hartmetallwerkzeugen; Teilvorhaben: Entwicklung einer intelligenten Sinterprozessführung
Zeitraum
2021-03-01 – 2024-09-30
Bewilligte Summe
192.405,00 EUR
Ausführende Stelle
Förderkennzeichen
03EN4010F
Leistungsplansystematik
Energiesparende Industrieverfahren - Fertigungstechnik [EA3251]
Verbundvorhaben
Zuwendungsgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)
Projektträger
Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESN4)
Förderprogramm
Energie
Spanende Fertigungsverfahren bilden einen elementaren Baustein in der mechanischen Fertigung von Produktions- und Konsumgütern. Zerspanungswerkzeuge aus Hartmetall sind dabei mit einem Anteil von 53 % am weltweiten Umsatz die bedeutendste Werkzeuggruppe. Die Herstellung von Hartmetall-Werkzeugen ist durch eine energieintensive Prozesskette gekennzeichnet. Die Prozesskette beginnt mit der Rohstoffgewinnung im Tagebau sowie der folgenden Anreicherung, Synthese, Pulver- und Granulatherstellung. Anschließend findet die Formgebung des Grünlings statt. Bei rotationssymmetrischen Werkzeugen werden in diesem Fertigungsschritt in der Regel Rundstäbe aus Vollmaterial gepresst. Die additive Fertigung bietet jedoch ein hohes Potenzial die Grünlinge bereits endkonturnah herzustellen und somit Material einzusparen. Zudem ermöglicht die Grünbearbeitung im Anschluss an die Formgebung eine einfache Rückführung des zerspanten Pulvers in die Prozesskette. Diese wird aufgrund der begrenzten Produktivität aber nur im geringen Umfang industriell eingesetzt. Im folgenden Sinterprozess erhalten die Rohlinge ihre charakteristische Härte. Sinterzeiten und -temperaturen beruhen jedoch häufig auf Erfahrungswerten. Durch eine angepasste Prozessführung bietet sich ein großes Energieeinsparpotenzial. Die abschließende Geometrie erhalten die Werkzeuge beim Schleifen. Besitzen die Rohlinge eine endkonturnahe Geometrie, etwa durch Einsatz der Grünbearbeitung oder der additiven Fertigung, können Schleifzeiten und Energieverbrauch durch gesteigerte Prozessstellgrößen deutlich reduziert werden. Die genannten Potenziale zur Steigerung der Energieeffizienz sollen in diesem Vorhaben erforscht und industrienah umgesetzt werden. Das Ziel des Vorhabens ist daher die Reduzierung des Energiebedarfs bei der Fertigung von Hartmetallwerkzeugen entlang der gesamten Prozesskette.