Verbundvorhaben: reProTools - Identifizierung energie- und ressourceneffizienter Prozessketten für die Herstellung thermomechanisch beanspruchter Werkzeuge durch eine gesamtheitliche Bewertungsmethode; Teilvorhaben: IOT-Methode und Demonstratorauslegung
Zeitraum
2019-12-01 – 2023-11-30
Bewilligte Summe
298.388,00 EUR
Ausführende Stelle
Förderkennzeichen
03EN2020A
Leistungsplansystematik
Energiesparende Industrieverfahren - Fertigungstechnik [EA3251]
Verbundvorhaben
Zuwendungsgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)
Projektträger
Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESN4)
Förderprogramm
Energie
Durch einen verbesserten und/oder lokal definierbaren Wärmeabtransport können temperierte Umformprozesse effektiver gestaltet, die sich einstellenden Prozessbedingungen besser kontrolliert und die Werkzeugstandmengen erhöht werden. Für die Realisierung der anforderungsgerechten Bauteileigenschaften unter dem Gesichtspunkt der Energie- und Ressourceneffizienz ist neben der Betrachtung des eigentlichen Formgebungsprozesses die Einbeziehung der Strategien zur Werkzeugfertigung unabdingbar. Insbesondere bei sinkenden Losgrößen und zunehmenden Produktvarianten spielt der Ressourceneinsatz (Energie, Material, Kosten) bei der Werkzeugherstellung eine nicht zu unterschätzende Rolle. Ziel des Projektes ist es, eine Matrix zu innovativen Fertigungsstrategien für thermisch beanspruchte Hohlformwerkzeuge zum Presshärten, zum Schmieden sowie beim Metallspritzgießen zu schaffen und darauf aufbauend eine Bewertungsmethode zu entwickeln, in deren Mittelpunkt die Ermittlung des Energiewertes für die Werkzeug- und Bauteilfertigung steht. Dabei werden zur effizienten und systematischen Auslegung thermisch beanspruchter Ur- und Umformwerkzeuge zunächst Sensitivitätsanalysen mithilfe der FE-Simulation erfolgen, u. a. zur Auslegung der Kühlung (Bohrungsdurchmesser, Abstand zur Oberfläche) sowie zur Auswahl geeigneter Werkzeugwerkstoffe, bevor die Herstellung von Modell- und Demonstrator-Werkzeugen für die ausgewählten Fertigungsprozesse erfolgt, die mit Energiemessungen und -abschätzungen während der Werkzeugherstellung und der Bauteilfertigung begleitet wird. Nach der Bestimmung der Ressourcen- und Energieeffizienz durch die Beschreibung der Stoffflüsse mittels des ITO-Modells, durch analytische Berechnungen und energetische Messungen bzw. Abschätzungen auf Basis der Simulationsergebnisse kann ein Vergleich zwischen der neuen 'reProTools'-Fertigung und den herkömmlichen Fertigungsstrategien mittels der zu entwickelnden Bewertungsmethode vorgenommen werden.